被踢出恒星质量黑洞在星团环境中的演化

我们考虑动力学摩擦如何作用于位于引力势(类似于星团)中心时因原生踢或黑洞-黑洞并合期间引力波各向异性发射而获得速度踢的黑洞。我们的研究具体聚焦于各种基于Chandrasekhar的动力学摩擦模型能在多大程度上预测$m_{bh} \lesssim 100 M_\odot$的被踢黑洞因非均匀背景恒星场而产生的轨道衰变。一般而言,被踢黑洞的轨道演化遵循阻尼振子,其中两体遭遇与动力学摩擦作为阻尼源。然而,我们发现若初始踢速度$v_{k}$大于恒星速度弥散$\sigma$,近似动力学摩擦效应的模型不能准确预测黑洞损失的能量。对所有踢速度,我们还发现与邻近恒星的两体遭遇可使被踢BH的能量演化显著偏离标准动力学摩擦理论,因为遭遇有时导致能量增益。对于更大踢速度,我们发现黑洞轨道衰变完全偏离经典理论,因为黑洞轨道振幅随时间线性而非指数衰减。因此,我们发展了线性衰变形式,其随黑洞质量与$\frac{v_{k}}{\sigma}$线性缩放,以解释局域引力势的变化。