little red dots 去哪儿了？超大质量黑洞二进制动力学及其对星系性质的影响

最近的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测揭示了一类在红移 $z \gtrsim 6$ 的星系，特征是极高的中心恒星密度和超大质量中心黑洞（SMBH），被称为“little red dots”（LRDs）。一个关键问题仍然存在：如果 LRDs 在高红移时期很常见，它们如何演化为中心密度显著降低的局部椭圆星系？为此，我们进行了 LRD 合并的直接 $N$ -body 模拟，聚焦于宿主星系和中心 SMBH 之间的共演化。我们跟踪 SMBH 二进制演化进入三体硬化和引力波（GW）发射阶段的完整演化。我们的结果表明，在星系合并期间，中心 SMBH 可通过三体抛射效应从星系核心抛射出大量质量，导致中心恒星表面密度降低一个数量级。此外，GW 反冲还能进一步促使星系中心密度降低，更贴近低红移静止星系。这种转换发生在相对较短的 timescales 上，约为几个 $\sim$100 Myr，表明 LRDs 可在 $z<4$ 时演化为低红移椭圆星系。我们 SMBH 合并的 timescales 介于 100 Myr 和 800 Myr 之间，取决于合并星系的初始轨道参数以及 SMBH 的质量比。我们的发现为 LRDs 演化为椭圆星系提供了可行的机制，同时凸显了高密度环境下 SMBH 合并在 SMBH 增长中发挥关键作用的效率。