ASTRID 模拟中 $z \sim 2$ 处的三重与四重黑洞

我们利用 ASTRID 宇宙学流体动力学模拟研究 $z = 2-3$ 处三重与四重大质量黑洞（MBH）系统的性质与演化。迄今仅探测到少数 MBH 多元系统。在 ASTRID 中，我们发现 $4\%$ 的 $M_{\rm BH}>10^7\,M_\odot$ 黑洞处于 $\Delta r_{\rm max} < 200\,{\rm kpc}$ 的多元系统中。多元系统跨越一系列间距，可观测 AGN 系统多数位于 $\Delta r \sim 50-100$ kpc。它们包含一些最重的黑洞（高达 $10^{10} \,M_\odot$），但至少有一个组分为 $M_{\rm BH} \sim 10^7 \,M_\odot$。多元系统的宿主星系通常质量为 $M_* \sim 10^{10-11} \,M_\odot$。我们发现 $>10\%$ 的 $M_{\rm halo} > 10^{13} M_\odot$ 大质量晕宿主 MBH 多元系统。追踪多元系统中 MBH 间的后续相互作用，我们发现约 $5\%$ 的三重系统中三个 MBH 在 1 Gyr 内全部并合，且 $15\%$ 经历一次并合。作为这些系统复杂多星系相互作用的副产物，我们还发现多达 $\sim 5\%$ 的多元系统导致逃逸 MBH。在 ASTRID 中，几乎所有超大质量黑洞（$>10^{10} \,M_\odot$）都经历过三重类星体阶段，而对于 $M_{\rm BH} \sim 10^9 \,M_\odot$ 的黑洞该比例降至 $50\%$。