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datestamp: 2007-12-14 11:42:24
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status_changed: 2012-08-14 15:23:42
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Preto, Miguel
title: N-body studies of galactic nuclei with massive black holes
title_de: N-Körperstudien galaktischer Zentren mit massiven schwarzen Löchern
ispublished: pub
subjects: ddc-520
divisions: i-130001
adv_faculty: af-13
keywords: Gravitationswellen , LISAGravitation waves , LISA
cterms_swd: Schwarzes Loch
cterms_swd: Direkte numerische Simulation
cterms_swd: Galaktisches Zentrum
cterms_swd: Gravitation
cterms_swd: Relaxation
abstract: Massive black holes (MBHs) are ubiquituous in galactic nuclei. The collisional dynamics of these $systems is studied with high resolution, direct $N$-body simulations and its results are thorough$those obtained from the Fokker-Planck equation, written in energy space. The predictions from the$equation are validated by the $N$-body results and it is concluded that the formation of a Bahcal$a MBH is a robust prediction for the old stellar populations of spheroidal systems older than the$as measured at the hole's influence radius. The mass segregation and the scaling relations predic$different mass ranges are also confirmed. $N$-Body simulations of galaxy mergers show that binary MBHs can form with very high eccentriciti$galaxies settle into a newly merged nucleus. These high eccentricities should lead to a coalescen$time scale, as the MBHs should emmit strong bursts of gravitational waves at each pericenter pass$harmonics of the gravitational wave strain amplitude $h$ are estimated as the massive binary with mass $\sim 1$enters the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) frequency band. We conclude that large-scale $N$-body modelling of galactic nuclei with one (several) MBH(s) is p$currently available software (Sverre Aarseth's NBODY codes and developments therefrom) and hardwa$cluster).
abstract_translated_text:  Massereiche Schwarze L\"ocher (MSL) sind in Galaktischen Zentren  allgegenw\"artig. Mit Hilfe hochaufl\"osender, direkter  $N$-K\"orper-Simulationen wird hier die sto\ss dominierte Dynamik solcher  dichten stellaren Systeme untersucht. Die Ergebnisse werden mit L\"osungen der  im Energie-Raum formulierten Fokker-Planck Gleichung verglichen. Die  Vorhersagen der Fokker-Planck Gleichung werden durch die $N$-K\"orper  Ergebnisse best\"atigt. Es wird gefolgert, dass f\"ur die alte stellare  Komponente sph\"aroidaler Systeme, die \"alter als die Relaxationszeit  sind (gemessen am Einflu\ss radius des Schwarzen Lochs), die Entstehung  eines sogenannten {\it Bahcall-Wolf cusps} um MSL eine robuste Vorhersage  ist. Die f\"ur Sterne unterschiedlicher Massenbereiche vorhergesagten  Skalierungsbeziehungen und Massensegregation werden ebenfalls best\"atigt.  $N$-K\"orper Simulationen von Galaxienverschmelzungen zeigen, dass, nachdem  die beteiligten Galaxien einen neuen gemeinsamen Kern gebildet haben,  bin\"are MSL mit sehr hohen Exzentrizit\"aten entstehen k\"onnen. Hohe  Exzentrizit\"aten sollten jedoch zur Verschmelzung der bin\"aren MSL auf  extrem kurzen Zeitskalen f\"uhren, da die MSL bei jedem Durchlauf durch das  Perizentrum erh\"oht Gravitationswellen abstrahlen sollten.  Die ersten  Harmonischen der Gravitationswellenamplitude $h$ werden f\"ur  massereiche Bin\"arsysteme im Bereich $sim 10^5$ -- $10^6 M_{\odot}$  berechnet, die in das Frequenzband der  {\it Laser Interferometer Space Antenna} (LISA) fallen.  Wir folgern, dass die gro\ss r\"aumige $N$-K\"orper Modellierung galaktischer  Zentren, die ein Schwarzes Loch (oder mehrere) enthalten, mit der z.Zt.  verf\"ugbaren Software (z.B. Sverre Aarseth's NBODY Codes bzw. den darauf  aufbauenden Weiterentwicklungen) und Hardware (z.B. ARI GRAPE cluster) m\"oglich ist.
abstract_translated_lang: ger
class_scheme: pacs
class_labels: 98.62.Js, 95.30.Sf, 95.10.Ce
date: 2007
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00007674
ppn_swb: 559825846
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-76743
date_accepted: 2007-07-17
advisor: HASH(0x558eaa75fd18)
language: eng
bibsort: PRETOMIGUENBODYSTUDI2007
full_text_status: public
citation:   Preto, Miguel  (2007) N-body studies of galactic nuclei with massive black holes.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/7674/1/preto_thesis.pdf