核星团中中等质量黑洞双星的演化：恒星质量黑洞种群的影响

在本研究中，我们探讨了包含恒星质量黑洞（BH）种群的核星团（NSC）内中等质量黑洞（IMBH）双星的动力学。我们研究了这些恒星和 BH 种群如何影响 IMBH 双星的动力学，进而研究演化的 IMBH 双星如何影响周围的恒星和 BH 种群。我们基于两个邻近矮星系 NGC205 和 NGC404 的观测参数，对 NSC 进行了高分辨率 N 体模拟。首次实现了 $1\,\rm{M_\odot}$ 的恒星粒子质量分辨率和 $10\,\rm{M_\odot}$ 的 BH 质量分辨率。该分辨率水平对于准确模拟这些致密系统的碰撞动力学至关重要。将恒星质量 BH 纳入恒星种群显著影响了 IMBH 双星的动力学，几乎使沉陷速率翻倍并将并合时间减半。在旋近初始阶段，IMBH 双星同时扰乱了恒星和 BH 的尖峰结构。然而，BH 尖峰由于其更短的弛豫时间迅速恢复陡峭斜率，并继续主导 IMBH 双星的演化，尽管其质量远小于恒星组分。我们发现了一种有趣的机制：BH 首先高效地从 IMBH 双星中提取能量，然后将该能量转移给周围的恒星，使 BH 螺旋回系统中心并重新开始该过程。我们的结果表明，尽管恒星质量 BH 是恒星种群的次要组分，但它们可以通过并合显著促进 NSC 中 IMBH 的增长。我们还注意到这些致密系统可能主要在径向轨道上增强中等质量比旋近（IMRIs）。