星团中的恒星级质量黑洞：对引力波辐射的影响
太阳与恒星天体物理
2015-05-14 v1 星系天体物理
高能天体物理现象
摘要
我们研究了星团中恒星级质量黑洞（BH）的动力学，特别关注BH-BH双星的形成，它们是引力波（GW）的有趣源。我们通过使用GPU加速的NBODY6代码对星团进行直接N体模拟，来检验这些BH-BH双星的性质。我们对包含初始BH种群的N <= 10^5的低质量恒星Plummer星团进行了模拟。此外，我们还对限制在反射边界内的星团进行了几次计算，以模拟大质量星团的核心。我们发现，质量约为10太阳质量的恒星级质量黑洞会迅速偏析到星团核心，并在通常0.2-0.5秒差距半径内形成一个BH子星团，其密度足以通过三体相遇形成BH-BH双星。虽然大多数BH双星在与单个BH的超弹性相互作用中因反冲而被抛出星团，但少数双星会充分硬化，从而能够在星团内通过GW发射并合。我们发现，对于N \ga 5\times 10^4的星团，在它们演化的前约4吉年内，通常会发生1-2次BH-BH并合。此外，对于每个这样的星团，都有一些逃逸的BH双星可以在哈勃时间内并合，大多数并合时间在几吉年内。这些结果表明，中等年龄的大质量星团是产生动力学BH-BH并合的最重要候选类别。古老的球状星团不能对当今的BH-BH并合率有显著贡献，因为它们中的大多数并合会更早发生。相比之下，年轻的大质量星团太年轻，无法产生显著数量的BH-BH并合。我们的结果意味着，对于拟议的“Advanced LIGO”引力波探测器，BH-BH并合的探测率将相当可观。（节略）
引用
@article{arxiv.0910.3954,
title = {Stellar-mass black holes in star clusters: implications for gravitational wave radiation},
author = {Sambaran Banerjee and Holger Baumgardt and Pavel Kroupa},
journal= {arXiv preprint arXiv:0910.3954},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS. 11 pages, 6 figures, 2 color figures