Effects of radiation feedback on SMBH inspiral properties

Abstract

Dado el paradigma de formación jerárquica de estructuras, las colisiones son eventos que conforman la historia evolutiva de las galaxias. En estas colisiones se espera que las zonas nucleares de las respectivas galaxias se fusionen en un núcleo virializado común que va ahora a albergar los respectivos agujeros negros supermasivos (SMBH) de cada galaxia. Eventualmete se espera que por fricción dinámica, estos agujeros negros sigan migrando y conformen un sistema binario ligado gravitacionalmente. Esta regimen intermedio de separación entre post- emparejamiento y pre-ondas gravitacionales es donde se lleva a cabo nuestra investigación, donde estudiamos el comportamiento de sistemas binarios de agujeros negros y como este interactúa con el feedback de tipo AGN que aparece como resultado de acreción. En este contexto se efectuaron tanto simulaciones puramente hidrodinámicas/gravitacionales con el código de grilla adaptativa RAMSES, y también simulaciones en la versión del código RAMSES-RT que acopla la evolución de radiación en forma de fotones dentro de los procesos dinámicos que avanzan en el tiempo al material del sistema. De esta manera se aislaron los efectos del feedback de AGN, con especial énfasis en el feedback de modo radiativo (que será el modo en que los agujeros negros afectan más el ambiente para casos con suficiente acreción). Con esta inclusión de la radiación como una variable de modelo implementamos una receta detallada de feedback, para luego explorar el impacto que se ve en la evolución orbital de la binaria, la estructura del disco, las propiedades de estabilidad, y la evolución del spin de los agujeros negros. La exploración anterior se hizo para sistemas en los que se forma una cavidad por efectos hidrodinámicos y sistemas en los que esto no ocurre, en efecto separando nuestro análisis entre sistemas de migración rápida y de migración lenta respectivamente. Nuestras simulaciones muestran que la inclusión de feedback no afecta la evolución orbital de sistemas que forman un gap hidrodinámico pero afectan la estructura del disco ejerciendo fotoevaporación a través de radiación incidente en el borde interno de la zona de baja incidencia. Por otra parte las simulaciones de migración rápida inicialmente muestran la formación de una zona de baja densidad, pero el disco gradualmente se estabiliza a través de difusión, mientras gradualmente la radiación pierde eficiencia de acoplaje energético por la ionización del gas.