追踪星系并合中超大质量黑洞与恒星天体的演化：一个多质量直接 N 体模型

我们利用直接 N 体数值模拟，对并合星系中两个超大质量黑洞（SMBHs）与周围恒星的动力学共同演化进行建模。为研究不同恒星成分在并合过程中的演化，我们采用初始质量函数生成演化后的恒星分布。我们还开发了特殊方案来处理一些罕见但有趣的事件，例如主序星的潮汐瓦解、低质量恒星、白矮星、中子星和恒星级黑洞的坠入，以及红巨星或渐近巨星分支星的部分潮汐瓦解。我们的结果表明，束缚超大质量黑洞双星（SMBHB）的形成将提高恒星天体被 SMBHs 俘获的速率。与等恒星质量模型相比，多质量模型往往导致被瓦解恒星的平均质量更高。由于主序星恒星半径较小，约一半被俘获的主序星不会经潮汐瓦解而是直接坠入 SMBH。另一方面，巨星若离 SMBH 足够近，其包层会被剥离。尽管大多数巨星遗迹在瓦解后能够存活，仍有小部分会在很快或经过多个轨道周期后坠入 SMBH。我们的结果还表明，在并合初期致密星存在显著的质量 segregation（质量分族），而当两个 SMBHs 形成束缚双星时这一效应被破坏。