在椭圆星系中识别超大质量黑洞的反冲

我们研究了在合并的大质量（$M_\star>10^{11}\,\mathrm{M}_\odot$）椭圆星系中，由引力波诱导的反冲速度导致位移的超大质量黑洞（SMBH）对恒星核区的影响。通过对SMBH反冲速度进行密集采样，我们发现当反冲速度超过中心逃逸速度的约50%时，最初由SMBH双星挖掘形成的核半径可增长2-3倍，核质量亏损最多可增加约4倍。利用贝叶斯推断，我们预测了通过该过程形成的恒星核尺寸分布，其峰值约为$\sim1\,\mathrm{kpc}$。对核内恒星粒子的轨道分解表明，当反冲速度超过核的速度弥散时，径向轨道占主导，而反冲速度最低时，管状轨道占主导。轨道结构的变化反映在各向异性参数上，仅当反冲速度低于局部恒星速度弥散时，中心才出现切向偏好。通过模拟当前积分场单元对恒星视线速度分布的观测，我们发现高斯-埃尔米特对称偏差系数$h_4$具有独特的特征，该特征唯一地约束了由双星挖掘形成的核大小。这一特征对SMBH反冲引起的恒星质量分布后续演化不敏感。我们的结果为通过观测本地椭圆星系估算SMBH反冲幅度提供了一种新方法，并表明这些星系主要经历的反冲速度低于其核心的恒星速度弥散。