超大质量黑洞与星系核的自旋演化

超大质量黑洞 (SBH) 的自旋角动量 S 会因绕行恒星的力矩而发生进动，而恒星轨道也会因旋转黑洞的惯性系拖曳效应而发生进动。我们求解了描述球状旋转核星团中 S 与恒星角动量 Lj (j = 1...N) 联合演化的耦合后牛顿方程。在忽略恒星间引力相互作用的情况下，发现了两种演化模式：(1) S 绕系统总角动量矢量的近乎均匀进动；(2) 阻尼进动，导致 S 在一个进动周期内与旋转星团的角动量对齐。在距 SBH 超过一定距离处，由恒星间引力相遇引起的角动量变化时标短于自旋 - 轨道进动时标。我们基于 Ornstein-Uhlenbeck 方程提出了一个模型，用于描述由引力相遇引起的星团随机演化，并利用该模型评估了 S 的演化，其中 Lj 的变化在靠近 SBH 处由惯性系拖曳引起，而在较远处由相遇引起。在这种情况下，长期演化可很好地描述为 SBH 绕星团旋转轴的均匀进动，且当 SBH 质量较小时，随机贡献日益重要。预测表明，自旋进动周期强烈依赖于核区性质，但对于致密核区中的低质量 SBH，典型值为 10-100 Myr；对于中等质量 SBH 为 100 Myr - 10 Gyr；对于最大质量的 SBH 则大于 10 Gyr。我们将恒星核中 SBH 自旋的演化与倾斜气体吸积盘施加力矩的情况进行了比较。