含超大质量黑洞的星系并合流体动力学：是否存在最后秒差距问题？
星系天体物理
2015-05-30 v2
摘要
我们研究了超大质量黑洞（SMBH）双星的形成及其间距收缩至亚秒差距尺度的过程，起始于两个富气体旋涡星系之间的一次真实的大质量并合，其质量与我们的银河系相当。使用自适应网格细化（AMR）代码 RAMSES 进行的模拟能够分辨小至 0.1 pc 的间距。两个星系的碰撞产生了一个具有引力湍流特征的旋转核盘，其质量为 10^9 Msun，尺寸为 60 pc，这与之前使用类似设置但受限于几秒差距间距的粒子分裂 SPH 模拟（Mayer 等人，2007）结果高度一致。AMR 结果证实，由于对气体背景的动力学摩擦，两个黑洞迅速下沉，在少于 10^7 年内达到 1 pc 的间距。我们表明动力学摩擦尾迹在我们的模型中得到了很好的分辨，并且发现阻力作为马赫数函数的分析预测与结果吻合良好。在 1 pc 以下，黑洞配对显著减慢，因为下沉的 SMBH 之间的相对速度变得高度亚音速，且其轨道内的质量低于双星本身的质量，使得动力学摩擦失效。在这一最终阶段，由于中心气体背景处于高压状态，黑洞并未打开空隙。在缺乏有效动力学摩擦的情况下，非轴对称气体力矩不会产生以重启下沉过程，这与之前使用理想化平衡核盘模型的计算结果不同。（摘要节选）
引用
@article{arxiv.1110.6086,
title = {Hydrodynamics of galaxy mergers with supermassive black holes: is there a last parsec problem ?},
author = {Damien Chapon and Lucio Mayer and Romain Teyssier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1110.6086},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS. 10 pages, 6 figures