大质量黑洞附近致密双星的长期演化：引力波源及其他奇异天体

星系核中超大质量黑洞(SMBHs)附近的环境包含大量恒星和致密天体。其中一部分很可能是双星的成员。本文讨论了SMBH附近恒星级黑洞和中子星的双星族，并重点关注此类双星因SMBH摄动而产生的长期演化。相对于绕SMBH轨道具有高倾角的双星受到长期科扎伊过程的强烈影响，该过程周期性地改变其偏心率和倾角(科扎伊周期)。在科扎伊周期中偏心率最高的近心点接近时，引力波辐射变得非常高效。该环境中的一些双星可以在远小于哈勃时间的时间尺度上旋进并合，且远小于不位于SMBH附近的类似双星。因此，SMBH的邻近环境可以作为双星旋进并合的催化剂，并强烈影响其轨道性质。此类致密双星将被下一代引力波探测器(如先进LIGO)探测为引力波源。大约0.5%的此类核并合双星在轨道仍非常偏心(e>~0.5)时进入LIGO观测窗口。因此，对此类系统的高效引力波分析需要使用偏心模板。我们还发现，非常靠近大质量黑洞的双星可能经历复杂的动力学(非长期)演化，导致在仅仅几年内发射多个引力波脉冲(尽管这可能很罕见)。最后，我们注意到，类似的长周期过程结合潮汐摩擦(而非致密天体双星情况下的引力波辐射)可能诱导密近恒星双星、X射线双星及其并合产物的形成。