250年长期超大质量黑洞二元系统OJ287的水动力学模拟

随着新兴设施能够检测到来自超大质量黑洞（SMBH）二元系统的光度和引力波信号，研究其基于吸积的长期变动时机正当。OJ287是一颗明亮、最近（$z=0.3$）且受到广泛研究的SMBH二元系统候选者。因此，它是研究二元动力学如何影响观测到的活跃星系核（AGN）光度变动的绝佳案例研究。我们采用PHANTOM代码对OJ287进行3维水动力学模拟。我们模拟了两种质量比：（i）M$_1$ $=$ 1.835$\times$10$^{10}$ M$_\odot$ 且 M$_2$ $=$ 1.4$\times$10$^{8}$ M$_\odot$，（ii）M$_1\approx$ M$_2$（$\sim10^{8}$ M$_\odot$），以及（iii）单颗SMBH和吸积盘的控制模型。我们发现，质量为1.835$\times$10$^{10}$ M$_\odot$和1.4$\times$10$^{8}$ M$_\odot$的模型演化情况与OJ287作为预cession（预cess）SMBH二元系统的最新公认模型一致。次要质量与吸积盘的相互作用导致螺旋密度波形成，对应于主SMBH质量吸积率增加约10-20%。冲击时间和质量吸积率尖峰表现出准周期性变动，这是由于次要质量轨道预cession所致，冲击间隔范围从$\sim$1年到$\sim$10年。在近似等质量的情况下，主吸积盘在$\sim$2年后发生潮汐破裂。因此，周期为12年的近等质量系统并非OJ287的可行候选者。本建模为引力波观测仪器和Rubin太空测时计划（Rubin Legacy Survey of Space and Time）提供了关于SMBH二元系统潜在特征的见解。