活动星系核垂直分层盘中嵌入的双黑洞的水动力学演化

恒星级黑洞可嵌入活动星系核（AGNs）的气体盘中。此后，它们的相互作用由其气体环境所介导。在这项工作中，我们结合三维水动力学模拟与解析方法，研究嵌入AGN盘中的恒星级双黑洞（BBHs）的演化，重点关注AGN盘标高 $H$ $\gtrsim$ BBH影响球的环境。我们利用风洞形式刻画嵌入BBH的局部环境，并基于盘的局部性质（从风主导到准球状）表征不同的吸积机制。我们利用模拟建立了嵌入BBH的质量吸积与阻力公式。将这些公式与可代表AGN盘Toomre不稳定外区的AGN盘模型结合，我们研究了BBH在盘中迁移时的长期演化。我们发现BBH通常在 $\lesssim 5-30\,{\rm Myr}$ 内并合，在此过程中质量显著增长，使BBH能够进入（或跨越）对不稳定性超新星质量间隙。供给这些BBH的气体速率常超过爱丁顿极限，有时达数个数量级。我们得出结论：大多数嵌入BBH在盘中显著迁移之前就会并合。根据环境气体条件与系统距离，LISA可探测在距AGN足够近（$\lesssim$ 0.1 pc）处形成的旋进BBH从气体主导到引力波主导机制的转变。我们还讨论了旋进期间及之后的可能电磁特征，发现BBH的热光度超过宿主AGN的情况通常不太可能，但并非不可想象。