MAGICS I. 最初几圈轨道决定了种子大质量黑洞对的命运

难以捉摸的大质量黑洞种子有望通过激光空间天线干涉仪在并合中被揭示。作为星系并合的后果，大质量黑洞并合是一个与星系形成相关的巨大多尺度过程。我们介绍了“由宇宙学模拟信息指导的星系中大质量黑洞并合”（MAGICS）套件，其中星系/大质量黑洞性质和轨道取自大体积宇宙学模拟ASTRID。模拟包括亚网格恒星形成、超新星反馈以及大质量黑洞吸积/反馈。在这第一个套件中，我们提取了十五个带有种子大质量黑洞的代表性星系并合，以改进的质量和空间分辨率（分别提高约2000倍和约20倍）检查其动力学，并追踪大质量黑洞轨道至约10秒差距。我们发现，种子大质量黑洞的能量损失和轨道衰减很大程度上由星系并合过程在宇宙学模拟可分辨尺度上诱导的全局力矩控制。具体来说，如果在大约前200百万年的配对过程中，由于有效能量损失，轨道迅速收缩到1千秒差距以下，则对会快速下沉；而在头对头碰撞的较小星系并合中获得能量的黑洞则可能停滞。高初始偏心率（$e_\text{init}>0.5$）和千秒差距尺度上的高恒星密度（$\rho_\text{star}>0.05\,M_\odot/\text{pc}^3$）也导致最有效的衰减。约50%的高红移种子大质量黑洞对经历连续的星系并合，更可能在约1千秒差距处停滞。对于一部分系统，我们进行了N体再模拟直至双星形成，发现一些停滞系统在嵌入足够的核星团时会在高红移并合。