活动星系核吸积盘中年随时间变化的恒星级双黑洞并合:层级并合的质量分布

关于LIGO和Virgo探测到的恒星级双黑洞(BBH)并合的天体物理起源通道存在诸多争论。活动星系核(AGNs)因内半径内高密度气体盘中的迁移陷阱而成为BBH高效形成与快速并合的有希望场所。本文中,我们进行蒙特卡洛模拟以探索随时间演化的并合质量性质以及层级并合——其中一个黑洞(BH)为先前并合之遗迹。我们发现预言的并合率为 $\sim 27-37~{\rm Gpc^{-3}~yr^{-1}}$,且LIGO/Virgo伴随极端质量比并合的探测率将在AGN晚期阶段上升。层级并合所占比例为 $\sim 24\%$,其质量比峰值约为 $\sim 0.15-0.35$。与层级并合中的低代并合相比,高代并合的质量比在其峰值附近具有更平坦的分布。这些表明,LIGO/Virgo探测到的具有极端质量比或重成分质量的BBH并合可在AGN通道中得到很好解释。