不等质量星系并合：超大质量黑洞双星演化与并合遗迹结构

星系中心是超大质量黑洞 (SMBHs) 的居住地。星系并合使 SMBHs 相互靠近，形成引力束缚的双星系统，如果它们能在少于一个哈勃时间的时间内并合，将成为激光干涉空间天线 (LISA) 最有希望的引力波源之一。在球对称星系模型中，SMBH 双星会在约 1 秒差距的分离处停滞，导致“最终秒差距问题”(FPP)。另一方面，已有研究表明，等质量并合中并合诱导的遗迹三轴性能够支持所谓向心轨道上的恒星持续供应，这些轨道与双星相互作用，从而避免 FPP。在本文中，利用一组初始球对称但具有不同质量比的星系并合的直接 N 体模拟，我们表明并合诱导的三轴性能够驱动不等质量的 SMBH 双星走向并合。双星硬化率很高，且在宽范围的质量比 q 下仅微弱依赖于 SMBH 的质量比。与中心具有浅核的星系相比，具有陡核的星系其硬化率显著更高。SMBH 双星的演化导致并合遗迹中心的内斜率相对较浅。SMBH 双星在走向并合过程中置换的恒星质量约为 SMBH 双星总质量的 1-5 倍。质量约为百万太阳质量的 SMBH 双星的并合时间小于 1 Gyr，而对于处于 SMBH 质量上限（约十亿太阳质量）的双星，低偏心率双星的并合时间为 1-2 Gyr，而高偏心率双星则小于 1 Gyr。因此，SMBH 双星预计是低红移和高红移处有希望的引力波源。