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中间质量黑洞的组装:Dragon II 与 BPop 两种互补方法

星系天体物理 2025-10-10 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

中间质量黑洞(IMBHs)介于 102105M10^2 - 10^5\,M_\odot 范围,但其存在性仍然难以确定。仅有少数候选黑洞在矮星系、全球星团和LIGO-Virgo-Kagra探测中被提及。为探讨其形成机制和人口学特征,我们采用两种互补方法。首先,我们分析 \textsc{dragonii} 的直接 NN 动力学模拟,该模拟追踪最高达 10610^6 颗恒星的星团,捕捉 IMBHs 的增长。随后,我们采用基于 \textsc{dragonii} 校准的半分析代码 \textsc{bpop},探索更广泛的星团和宇宙学条件。我们的模型再现了与 GWTC-3 一致的合并率,其中约有30-60% 的双黑洞是动态形成的,主要发生在全球星团和核星团中。约有2-3% 的合并涉及 IMBH,产生中间质量比例振荡。IMBH 的质量分布范围为 2.5×1024×104M2.5 \times 10^2 - 4 \times 10^4\,M_\odot,超出 106M10^6\,M_\odot 的增长较为罕见。形成效率随初始二元比例升高,但在金属丰富环境下则下降。因此,IMBH 作为连接恒星质量黑洞和超大质量黑洞的独特人群,得以显现。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.07389,
  title  = {The assembly of intermediate black holes with complementary approaches: Dragon II and BPop},
  author = {Cristiano Ugolini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.07389},
  year   = {2025}
}

备注

Proceedings contribution to IAU Symposium 398 (MODEST-25); to appear in the IAU Proceedings Series. 4 pages, 2 figures