非球形核星团中超大质量二元黑洞的演化

我们考虑了超大质量二元黑洞（SBBH）在非球形核星团中心部分的 secular 轨道演化问题，其中两个黑洞的质量分别为 $M_p$ 和 $M_s < M_p$。当核星团内部轨道内的质量小于 $M_s$ 时，动力阻力变得不够高效。随后，SBBH 的轨道演化主要受到核星团非球形引起的扰动潮汐势的支配。当扰动势主要由赤道角数为 $|m|=2$ 的四极谐波决定时，SBBH 的 secular 动力学不会保守任何角动量分量，可能导致形成高度偏心轨道。此类轨道可以通过引力波辐射实现有效圆化。在本文中，我们对此情况进行了详细研究。我们从分析和数值方法考察轨道演化，重点考虑了爱因斯坦弹性预cession 的影响，并估算了可获得的最大偏心率 $e$。随后我们估算了在高度偏心轨道上通过引力波辐射实现快速轨道圆化的可能性，其圆化时间尺度约为轨道周期。我们发现，该机制可能在数十亿年至数年内导致此类事件。强调的是，对于特定的模型参数值，这些事件有时可能从更标准情景下预期的事件中被区分出来，因为在这种情况下，偏心率可能一直保持在接近最终合并的整个过程中。还指出，本结果可应用于其他天体物理情形，例如研究位于大型变形气体云内的二进制恒星或原型行星系统的轨道演化。