双黑洞迷你盘中的相对论动力学与质量交换

我们首次探索了在引力辐射驱动机制下，双黑洞旋近至并合附近时其紧邻区域内的相对论气体动力学。我们专注于质量相当、无自旋系统的二维流体动力学研究。相对论效应以多种方式改变了此环境中气体的动力学。由于两个黑洞之间的引力势比牛顿机制下变得更浅，迷你盘向 L1 点拉伸，并且随着双星间距减小，在迷你盘之间来回通过的气体量急剧增加。这种“晃动”以双星轨道频率的 $2$ 倍和 $2.75$ 倍被准周期性地调制，对应于超大质量双黑洞数小时到数天的时间尺度。此外，相对论效应在盘中潮汐驱动的螺旋波中增加了一个 $m=1$ 的分量，而这些波在牛顿引力下纯粹是 $m=2$ 的；当间距 $\lesssim 100$ 引力半径时，此分量变得主导。晃动和螺旋波都有可能产生独特的辐射特征，这些特征可能唯一地标记出处于相对论机制下的超大质量双黑洞。