一场合并统治万千：从星系相互作用到黑洞合并——基于 Horizon-AGN 的研究

星系合并是星系演化和黑洞（BH）增长的根本驱动力，贯穿宇宙时间。我们利用 Horizon-AGN 模拟研究了星系对的合并比例、合并比例和在广泛的星系质量和红移范围内的星系合并率。为识别物理上相连的星系对，我们改进了 Matthews 相关系数（MCC）框架，优化了在投影距离和红移差中的阈值，并将我们的选取标准与文献中常用的标准进行比较。随后，我们将导出的星系合并率连接到超大质量 BH 合并，追踪从星系相互作用到 BH 合并的演化，从而重建完整的合并历史。我们发现，星系对的比例、合并比例、特征时间尺度和合并率都随星系质量和红移强烈演化，质量更大的星系和更早的星系显示更高的合并活跃性。黑洞也呈现类似的演化趋势，体积平均的 BH 合并率在宇宙午餐（$z\sim2\mbox{--}3$）附近达到峰值。我们的结果表明，星系和 BH 宇宙历史之间存在密切对应。本工作为链接星系和 BH 合并人口提供了全面的基于模拟的框架，并为未来的观察研究、对 LISA 重力波探测的预测以及解释 Pulsar Timing Array 结果提供了精细化的选取标准。