なぜ2つの銀河の中心にある超巨大ブラックホールがそれ自体融合すると信じるのでしょうか？

ポッドキャストを聴いたり、銀河の合併について議論している天文学者のユーチューブのビデオを見るとき、衝突中または衝突直後に、中心にある超巨大ブラックホール自体がどのように融合するかについての話をよく耳にします。なぜこれが事実だと信じるのですか？

先験的に、SMBHは他のすべての銀河オブジェクトと同じように動作することを期待しています。それらは非常に大きいかもしれませんが、物理的にそれらは銀河の星の間の広大な空のスペースに比べてまだ非常に小さいです。オブジェクト間の衝突（ガスや塵の巨大な雲をカウントしない）は非常にまれです。それで、なぜSMBHの例外を作るのですか？

ホストの銀河がお互いの重心が偶然個々の重心と一致するように互いに衝突する（まれ？）インスタンスでそれらが合体するケースを見ることができました。その場合、SMBHは互いに軌道を回るのに十分近く、重力波にエネルギーを失い、最終的には合体する可能性があります。ただし、このシナリオはかなりまれだと思います。平均的な銀河の合併により、SMBHが独立した結合された銀河の中心を周回し、重力波に大きな運動エネルギーを失うにはあまりにも離れすぎていると考えられます。

銀河の合併について話す天文学者は、私がこの主題についてする以上に多くのことを知っているので、私の仮定や物理学の理解に欠陥があると思います。私は何が欠けていますか？

SMBHは、銀河の暗黒物質ハローが支配する銀河のポテンシャルの底にあります。しかし、暗黒物質は重力を支配しますが、星間物質内のガスとダスト粒子との衝突により、銀河の重イオン成分が減速するのに十分な摩擦が生じます。これにより、重力の引力によって銀河の他の成分も減速します。

さらに、ダークマター（および実際には星とブラックホールは非常に小さいため）が無衝突であるにもかかわらず、「緩和」、つまり平衡に向かって進化するいくつかの方法があります。銀河の融合の文脈では、最も重要なメカニズム（私が思う）は「激しい緩和」であり、重力ポテンシャルの急激な変化が粒子を緩和させます。例えば、より大きな粒子はより軽い隣人により多くのエネルギーを伝達し、より緊密に結合され、重力ポテンシャルの中心に向かって沈みます。

SMBHは…まあ、超巨大ですが、そのポテンシャルは（通常）暗黒物質、ガス、星によって支配されます。そのため、新しい重力ポテンシャルによりSMBHも同じ方法で底に向かって探索し、最終的に融合します。

簡単な答えは「動的摩擦」です。質量の小さい物体のフィールドを移動する質量のある物体は、「後流」を作り出し、それらを引き戻し、エネルギーの損失につながります。SMBHは星、ガスの分子と原子、暗黒物質の粒子（それらが何であれ）よりもはるかに重いため、特にこの傾向があります。正味の効果は、SMBHがエネルギーを失い、（結合された）システムの中心に落ち着くことです。

連星を形成すると、（結合した）銀河中心付近の星との3体の遭遇によってエネルギーを失うこともあります：星はSMBH連星と相互作用し、エネルギーを獲得します（通常は銀河コアから放出されます）が、連星はエネルギーを失います縮小することにより。巨大な楕円銀河には、しばしば低密度の星状の「コア」があります。これは通常、1つ以上のSMBH連星の合併の遺物であると想定されています。銀河中心に大量のガスがある場合、それらはバイナリであり、ガスとの重力相互作用によって収縮する可能性があります。