合并含有超大质量黑洞的星系的多尺度模拟

我们报告了首次对包含中心超大质量黑洞 (SMBH) 的合并星系进行的多尺度 N-Body+SPH 模拟，其空间分辨率仅为几光年。强烈的气体流动与等质量合并相关，产生质量约为 $10^9 M_{\odot}$ 的非轴对称核盘，这些核盘由约 $10^6$ 个 SPH 粒子分辨，尺度为数百光年，但其质量集中在小于 50 光年内。我们发现，在合并后，近距离的 SMBH 对会形成。随后，两个 SMBH 的分离度由于对主要由气体组成的背景进行动力摩擦而进一步缩小。在数百万年内，SMBH 的轨道衰减至可分辨最小尺度，这 typical of a region undergoing a starburst。这些结果表明，两个等质量星系的初始条件——其结构和轨道与 $\Lambda$CDM 模型的预测相符——自然地产生了最终两个黑洞 coalescence 所必需的条件。我们的发现对计划中的引力波探测实验，如 {\it LISA}，具有重要意义。