黑洞低质量 X 射线二倍星的三体演化路径：以 V404 Cygni 为例的洞见

最近的发现表明，原型黑洞低质量 X 射线二倍星 (BH-LMXB) V404 Cygni 是一个层级三体系统：黑洞和 donor 星被一颗质量为 $1.2$ 太阳质量的三体星系所包围，距离至少为 $3500$ 天文单位。针对该系统， 我们演化了约 $50,000$ 个三体星系，覆盖广泛的初始轨道范围。我们的计算采用 {\tt MESA} 星演化模型，使用 {\tt POSYDON}，并自洽地跟踪离心 Kozai-Lidov (EKL) 振荡、质量损失、潮汐以及黑洞 natal 冲击的效应。在我们的模拟中，类似 V404 Cygni 的系统的前体星系的初始外缘距离为 $1000 - 10000$ 天文单位，内缘距离约为 $\sim100$ 天文单位，因此大多数时间内避免 Roche 洞穿 overflow。随后，EKL 振荡驱动内双星达到高离心率，直到潮汐收缩轨道并开始质量传递。值得注意的是，此类系统仅在三体系统中形成，要求黑洞 natal 冲击非常弱（$\lesssim 5\,{\rm km\,s^{-1}}$），因为更大的冲击会使三体系统解体。我们的模拟还预测了通过经典 common-envelope 通道形成的 BH-LMXB 三体系统群体，当 BH 前体星系溢出其 Roche 洞时形成。该通道的形成率在三体系统中高于孤立双星系统，因为早期的 EKL 振荡使内双星的更宽范围的初始轨道距离能够进入并存活 common-envelope。我们的计算表明，至少有一些恒星黑洞以非常弱的冲击形成，并且三体演化是 BH-LMXB 的重要形成通道之一。