漫游与逃逸：宇宙模拟中的大质量黑洞
星系天体物理
2025-03-26 v1
摘要
在两只大质量黑洞（MBHs）合并后，残余黑洞会因引力波（GW）反弹踢而获得强烈的动力学影响。反弹踢的大小（）取决于质量比例以及自旋和轨道角动量的对齐方式，因此取决于MBHs的前演化历史。我们通过运行首次包含GW反弹踢的高分辨率宇宙模拟来调查GW反弹的宇宙效应；该反弹踢取决于MBHs的自旋（通过吸积和合并演化）、质量和动力学，均由自洽计算。我们还运行了一个不包含GW反弹踢的双胞胎模拟。模拟延续至 。我们发现，GW反弹踢会减缓合并残余的增长，并对MBH-星系关联性和合并率产生显著影响。我们在模拟中发现所有星系质量范围内都存在较大的反弹踢，最高可达几千亿太阳质量。即使MBHs位于旋转支撑的气体结构中，反弹踢效应也可能显著。我们调查了反弹MBHs的动力学，发现当 较小时，MBHs会停留在主机星系中心；当 较大时，MBHs会迅速逃逸。只有当 达到与 相当时，MBHs才会逃离星系中心区域，但可能在模拟结束前仍作为漫游MBHs存在。反弹MBHs占据漫游MBH人口的显著比例。尽管反弹MBHs的动力学可能复杂，但一些MBHs保留其初始的径向轨道，却难以与其他沿径向轨道的漫游MBHs区分。其他MBHs则与星系卫星结构发生碰撞，或在非对称势中圆化。我们的工作凸显了在宇宙模拟模型中包含GW反弹踢的重要性。
引用
@article{arxiv.2412.02374,
title = {Wandering and escaping: recoiling massive black holes in cosmological simulations},
author = {Chi An Dong-Páez and Marta Volonteri and Yohan Dubois and Ricarda S. Beckmann and Maxime Trebitsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.02374},
year = {2025}
}
备注
submitted to A&A