中等质量黑洞在密集星团中的生存分析

最近一次在银河 globular 星团 Omega Centauri 中宣布发现了一种中等质量黑洞（IMBH）候选对象。虽然通过引力波瞬态现象也检测到了 IMBH 的下质量范围成员，但其形成及后续增长与这两个质量尺度之间的联系仍是谜团。IMBH 可能通过在密集星际环境中通过星际碰撞产生的极致质量恒星坍缩来产生。然而，IMBH 可能因二体-单体散射引起的动力学迫射或两个黑洞合并后引起的引力波迫射而被迫射出这些环境。我们进行了牛顿和后牛顿二进制-单体散射实验，以更详细地研究动力学迫射。我们对 IMBH 动力学迫射、引力波捕获以及每次相遇硬化的概率均给出了拟合公式，这些公式是作为二体质量比和相对于其环境硬度的函数。我们借用了生存分析技术（常见于医学、流行病学、工程等领域的研究方法），发展出一种计算 IMBH 二进制迫射概率与星内合并概率的模型。我们确认，动力学迫射概率强烈依赖于 IMBH 与其环境中其他黑洞的质量比以及环境的速度分散。我们估计，在典型的银河系 globular 星团中，质量小于 $10^3 M_\odot$ 的 IMBH 可能无法在此时被保留下来。我们的研究结果还表明，质量比 $q\lesssim0.2$ 的 IMBH 合并可能在未来的狄拉克望远镜和Cosmic Explorer等引力波仪器中以更高的红移被检测到。