来自 Illustris 的三体天文黑洞系统合并与反弹

巨型黑洞二元体 (MBHB) 通过星系合并形成，是宇宙中引力波 (GW) 的最显著来源之一。如果二元体的合并时间较长，后续的星系合并可能会引入第三颗黑洞，从而形成三体系统。在 Illustris 宇宙模拟中，6% 的 MBHB 在秒尺度上形成三体系统，其中包含强大的三体相互作用。我们将来自三体 MBH 数值模拟的结果应用于 Illustris 中识别出的强三体系统，以评估其对 MBH 合并和反弹的影响。我们发现，强三体相互作用会增加整体的合并比例 4%。包括三体相互作用后，强三体系统中 MBH 的合并比例从 40% 提升至 69%。此外，巨型、主要星系合并事件因强三体相互作用而发生的概率，是一般星系合并事件的三倍以上。我们还比较了 GW 反弹冲击与三体相互作用引起的引力抛射冲击。两种机制都可以产生超过宿主逃逸速度的冲击，将 MBH eject 并产生漂移或偏移的黑洞。尽管抛射冲击产生的最高速度较大，但在假设 MBH 自旋方向随机的情况下，GW 反弹导致的 eject 占 eject 总体人数的主导地位。根据这一假设，来自 GW 反弹和抛射冲击的 eject 将总体减少 6% 的合并次数。我们的结果凸显了强三体动力学和 GW 反弹对 MBH 演化的影响，并支持将其纳入宇宙模拟中。