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AGN 盘中受惯性式反迁移的极质量比例引力波脉冲

高能天体物理现象 2026-05-29 v1

摘要

极质量比例引力波脉冲(EMRIs)是未来空间基准引力波观测仪器(如LISA、天问、太极)的主要目标之一。活跃星系核(AGN)盘提供气体丰富的环境,使得星质量黑洞可向中心超大质量黑洞迁移并形成EMRIs。以往对此“湿”通道的研究基本忽略盘内恒星相互作用。本文表明,二元形成、层级合并及惯性式反迁移根本调节AGN盘中湿式EMRIs的形成。我们结合半解析AGN盘模型与蒙特卡洛模拟,覆盖超大质量黑洞质量为10510^5--107M10^7M_\odot且Eddington比率为10310^{-3}-1的参数空间,发现惯性式反迁移来自合并及二元-单体相互作用的反迁移,反复将星质量黑洞从盘平面内的区域抬起,暂时中断迁移并在参数空间的大部分区域显著抑制EMRIs的形成。可探测的EMRIs因此优先在年轻AGN中产生,通常在盘形成约10-20万年内,且常涉及由合并成长的次级黑洞。我们预测LISA的探测率为约130yr11-30yr^{-1},其中可观测人口由低质量AGN主导,对未确定的淡活跃天体人口学具有高度敏感性。我们的结果表明,恒星相互作用是AGN盘中致密天体演化的关键因素,表明未来的EMRI观测可用于探索AGN盘物理及低质量AGN人口。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.29305,
  title  = {Recoil-regulated extreme mass-ratio inspirals in AGN disks},
  author = {LingQin Xue and Zoltán Haiman and Hiromichi Tagawa and Imre Bartos},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.29305},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 7 figures