Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > astro-ph > arXiv:2002.04037

帮助 | 高级搜索

天体物理学 > 星系的天体物理学

arXiv:2002.04037 (astro-ph)
[提交于 2020年2月10日 ]

标题: 超大质量黑洞周围的黑洞双星的诞生、生存和死亡:引力波源的动力学演化

标题: Birth, life, and death of black hole binaries around supermassive black holes: dynamical evolution of gravitational wave sources

Authors:Manuel Arca Sedda
摘要: 本文中,我们探讨了调节围绕超大质量黑洞(SMBH)形成和演化的恒星级黑洞双星(BHBs)的机制。我们表明,如果SMBH周围存在一个质量较大的核球(NC),动态相互作用可以有效地驱动“就地”BHB的形成;而轨道分离的恒星团则可以在SMBH主导的核区补充BHB的储备库。我们讨论了恒星硬化与质量分离共同作用如何塑造BHB的轨道属性。我们使用包含至2.5阶后牛顿修正的直接N体模拟来研究BHB-SMBH的相互作用,表明Kozai-Lidov机制在缩短双星寿命方面起着关键作用。我们发现,在$10^6-10^9{\rm ~M}_\odot$质量范围内,合并概率对SMBH质量的依赖较弱,导致红移为零时的合并率为$\Gamma \simeq 3-8$年$^{-1}$Gpc$^{-3}$。近$40\%$的合并事件具有“黑洞质量间隙”内的质量,即$50-140{\rm ~M}_\odot$,这表明星系核区是形成这一质量范围黑洞的理想场所。 我们认为质量分别为$m_1>40{\rm ~M}_\odot$和$m_2<30{\rm ~M}_\odot$的引力波 (GW) 源将是星系核起源的有力指示器。 这些合并事件中的大多数可能是局部宇宙中的多频段引力波源:近$40\%$个可能会被 LISA 视为偏心源,并在几年后由 LIGO 和爱因斯坦望远镜视为圆轨道源,使像 DECIGO 这样的十赫兹观测台成为连接双星吸积过程观测的独特工具。
摘要: In this paper, we explore the mechanisms that regulate the formation and evolution of stellar black hole binaries (BHBs) around supermassive black holes (SMBHs). We show that dynamical interactions can efficiently drive "in-situ" BHB formation if the SMBH is surrounded by a massive nuclear cluster (NC), while orbitally segregated star clusters can replenish the BHB reservoir in SMBH-dominated nuclei. We discuss how the combined action of stellar hardening and mass segregation sculpts the BHB orbital properties. We use direct N-body simulations including post-Newtonian corrections up to 2.5 order to study the BHB-SMBH interplay, showing that the Kozai-Lidov mechanism plays a crucial role in shortening binaries lifetime. We find that the merging probability weakly depends on the SMBH mass in the $10^6-10^9{\rm ~M}_\odot$ mass range, leading to a merger rate $\Gamma \simeq 3-8$ yr$^{-1}$ Gpc$^{-3}$ at redshift zero. Nearly $40\%$ of the mergers have masses in the "BH mass gap", $50-140{\rm ~M}_\odot$, thus indicating that galactic nuclei are ideal places to form BHs in this mass range. We argue that gravitational wave (GW) sources with components mass $m_1>40{\rm ~M}_\odot$ and $m_2<30{\rm ~M}_\odot$ would represent a strong indicator of a galactic nuclei origin. The majority of these mergers could be multiband GW sources in the local Universe: nearly $40\%$ might be seen by LISA as eccentric sources and, a few years later, as circular sources by LIGO and the Einstein Telescope, making decihertz observatories like DECIGO unique instruments to bridge the observations during the binary inspiral.
评论: 29页,24幅图,4个表格和1个附录。已被接受在《天体物理学杂志》上发表。
主题: 星系的天体物理学 (astro-ph.GA) ; 高能天体物理现象 (astro-ph.HE); 广义相对论与量子宇宙学 (gr-qc)
引用方式: arXiv:2002.04037 [astro-ph.GA]
  (或者 arXiv:2002.04037v1 [astro-ph.GA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2002.04037
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: The Astrophysical Journal, 891, 47 (2020)
相关 DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab723b
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Manuel Arca Sedda Dr. [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2020 年 2 月 10 日 19:00:01 UTC (1,442 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
astro-ph.GA
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2020-02
切换浏览方式为:
astro-ph
astro-ph.HE
gr-qc

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号