为什么我们相信两个正在合并的星系中心的超大黑洞本身会合并？

当听播客或观看有关星系合并的天文学家的youtube视频时，我经常听到有关碰撞中心或碰撞后不久它们中心的超大黑洞将如何合并的谈论。我们为什么会这样呢？

先验地，我希望SMBH的行为与所有其他星系对象相同。它们可能非常庞大，但与星系中恒星之间巨大的空白空间相比，它们在物理上仍然微不足道。物体之间的碰撞（不算巨大的气体和尘埃云）将极为罕见，那么为什么我们将SMBH视为例外？

我可以看到它们合并在（罕见？）实例中的情况，在这些实例中，主星系互相撞击，使得相互的质心恰好与它们各自的质心重合。在这种情况下，SMBH可能足够靠近以彼此绕轨道运行，从而失去了重力波的能量并最终合并。我认为这种情况很少见。我发现更合理的说法是，一次普通的星系合并将使SMBH绕着合并星系的中心独立地绕轨道运行，相距太远而不会在重力波中损失任何重要的动能。

谈论银河系合并的天文学家比我对这个问题了解得多，所以我认为我的假设或对物理学的理解存在缺陷。我想念什么？

SMBHs位于银河势的底部，由银河系的暗物质光晕控制。但是，尽管暗物质控制着重力，但星际介质中气体和尘埃粒子之间的碰撞会产生足够的摩擦力，从而使星系的重子成分减速。这也将导致银河系的其他部分通过引力吸引而减速。

此外，尽管暗物质（并且实际上是恒星和黑洞非常小，并且实际上是无孔的）是无碰撞的，但仍有多种“放松”方式，即向平衡方向发展。在星系合并的情况下，最重要的机制（我认为）是“剧烈弛豫”，其中引力的快速变化导致粒子弛豫，例如，更大的粒子倾向于将更多的能量传递给较轻的邻居，因此成为更紧密地束缚，沉入重力势能的中心。

尽管SMBH是……（好），超大质量，但该势通常（通常）由暗物质，气体和恒星控制，因此新的引力势也将导致SMBH以相同的方式向底部移动，并最终合并。

简短的答案是“ 动态摩擦 ”：大块物体在质量较小的物体中移动时会产生“唤醒”，并向后拉动它们，从而导致能量损失。因为SMBH比恒星，气体的分子和原子以及暗物质粒子（无论它们是什么）要大得多，所以它们特别容易出现这种情况。最终结果是使SMBH失去能量并沉入（组合）系统的中心。

一旦它们形成双星，它们也可以通过与（合并的）星系中心附近的恒星进行三体碰撞而失去能量：一颗恒星与SMBH双星相互作用并获得能量（通常是从银河核中弹出），而双星则失去能量通过收缩。大规模椭圆星系通常具有低密度的恒星“核”，通常将其视为一轮或多轮SMBH-二元合并的遗迹。如果星系中心有很多气体，它们的二元分子也可以通过与气体的引力相互作用而收缩。