大质量双星中的超新星及超大质量黑洞附近的致密天体并合

环绕星系核中超大质量黑洞(SMBHs)的核星团是宇宙中最致密的系统之一,容纳着数百万颗恒星和致密天体(COs)。在距 SMBH 几秒差距内,恒星可形成双星。本文中,我们模拟了在 SMBH 附近诞生并产生 CO 双星的大质量双星的超新星(SN)过程。这些双星可随后因 Lidov-Kozai 机制通过引力波辐射而并合。我们通过高精度 $N$ 体模拟研究这些系统的动力学演化,包含直至 2.5PN 阶的后牛顿(PN)项。我们采用不同的 SN 过程中赋予的诞生速度 kicks 方案,发现更大的 kicks 导致更紧致的双星,其在更靠近 SMBH 处并合。我们还得出结论,大多数并合以极高偏心率进入 LIGO 频段。最后,我们计算出 BH-BH、BH-NS、NS-NS 的并合率分别为 $0.05$--$0.07\ \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$、$0.04$--$2\times 10^{-3}\ \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$、$9.6\times 10^{-6}$--$2.7\times 10^{-3}\ \mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$,小于实际 LIGO-Virgo 观测率。