星系核中中等质量黑洞的形成
星系天体物理
2022-07-07 v2 高能天体物理现象
太阳与恒星天体物理
摘要
多数恒星演化模型预言黑洞（BHs）不应存在于约 M（对不稳定质量间隙下限）之上。然而，近期 LIGO/Virgo 探测表明存在质量达到并超过此阈值的 BHs。我们提出，包括中等质量黑洞（IMBHs）在内的的大质量 BHs 可通过恒星级黑洞与周围主序星碰撞在星系核中形成。考虑碰撞、质量 segregation 与弛豫等动力学过程，我们发现该通道可相当高效，形成质量达 M 的 IMBHs。此上限假设（1）BHs 在每次碰撞中吸积了被俘恒星质量的实质部分，且（2）引入 SMBH 附近区域的新恒星速率足以抵消恒星瓦解与星-星碰撞的消耗。我们在文中讨论了偏离这些关键假设的情形。我们的结果表明，对不稳定质量间隙中的 BHs 与 IMBHs 在星系中心可能普遍存在。该形成通道对观测有意义。恒星与 BHs 的碰撞可产生电磁特征，例如来自 X 射线双星与潮汐瓦解事件。此外，通过此通道形成、处于质量间隙的黑洞与 IMBHs 均可通过引力波与星系核中心的超大质量黑洞并合。这些引力波事件是极端与中等质量比旋进（分别为 EMRIs 与 IMRIs）。
引用
@article{arxiv.2201.00022,
title = {The Formation of Intermediate Mass Black Holes in Galactic Nuclei},
author = {Sanaea C. Rose and Smadar Naoz and Re'em Sari and Itai Linial},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.00022},
year = {2022}
}