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Infalling clouds on to supermassive black hole binaries - II. Binary evolution and the final parsec problem
Indexado
WoS WOS:000413765800041
Scopus SCOPUS_ID:85047146329
DOI 10.1093/MNRAS/STX1996
Año 2017
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The formation of massive black hole binaries (MBHBs) is an unavoidable outcome of galaxy evolution via successive mergers. However, the mechanism that drives their orbital evolution from parsec separations down to the gravitational wave dominated regime is poorly understood, and their final fate is still unclear. If such binaries are embedded in gas-rich and turbulent environments, as observed in remnants of galaxy mergers, the interaction with gas clumps (such as molecular clouds) may efficiently drive their orbital evolution. Using numerical simulations, we test this hypothesis by studying the dynamical evolution of an equal mass, circular MBHB accreting infalling molecular clouds. We investigate different orbital configurations, modelling a total of 13 systems to explore different possible impact parameters and relative inclinations of the cloud-binary encounter. We focus our study on the prompt, transient phase during the first few orbits when the dynamical evolution of the binary is fastest, finding that this evolution is dominated by the exchange of angular momentum through gas capture by the individual black holes and accretion. Building on these results, we construct a simple model for evolving an MBHB interacting with a sequence of clouds, which are randomly drawn from reasonable populations with different levels of anisotropy in their angular momenta distributions. We show that the binary efficiently evolves down to the gravitational wave emission regime within a few hundred million years, overcoming the 'final parsec' problem regardless of the stellar distribution.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Astronomy & Astrophysics
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 GARRIDO-GOICOVIC, FELIPE Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Max Planck Inst Gravitat Phys - Alemania
HITS - Alemania
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute) - Alemania
Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS GmbH) - Alemania
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) - Alemania
2 Sesana, Alberto Hombre Max Planck Inst Gravitat Phys - Alemania
Univ Birmingham - Reino Unido
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute) - Alemania
University of Birmingham - Reino Unido
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) - Alemania
3 CUADRA-STIPETICH, JORGE RODRIGO Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Max Planck Inst Extraterr Phys MPE - Alemania
Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines - Chile
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics - Alemania
4 Stasyszyn, Federico Hombre UNC CONICET - Argentina
Leibniz Inst Astrophys Potsdam AIP - Alemania
Centro de Investigaciones En Quimica Biologica de Cordoba - Argentina
Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam - Alemania
Observatorio Astronomico de la Universidad Nacional de Cordoba - Argentina

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Origen de Citas Identificadas



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Citas Identificadas: 7.14 %
Citas No-identificadas: 92.86 %

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Citas Identificadas: 7.14 %
Citas No-identificadas: 92.86 %

Financiamiento



Fuente
DAAD
Royal Society
Max Planck Society
CONICYT-Chile through FONDECYT grant
CONICYT-Chile through Basal grant
CONICYT-Chile through Redes grant
CONICYT-Chile through Anillo grant
CONICYT-Chile through Exchange grant
CONICYT PCHA/Doctorado Nacional scholarship

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Agradecimientos



Agradecimiento
FGG thanks Camilo Fontecilla and Francisco Aros for very inspiring discussions, as well as the warm hospitality of the University of Birmingham and the Albert Einstein Institute (AEI) during the development of this work. The simulations were performed on the datura cluster at the AEI. We acknowledge support from CONICYT-Chile through FONDECYT (1141175), Basal (PFB0609), Anillo (ACT1101), Redes (120021) and Exchange (PCCI130064) grants; and from DAAD (57055277). FGG is supported by CONICYT PCHA/Doctorado Nacional scholarship. AS is supported by a University Research Fellowship of the Royal Society. JC and FGG acknowledge the kind hospitality of the Max-Planck-Institut fur Extraterrestrische Physik, and funding from the Max Planck Society through a 'Partner Group' grant.

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