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根据目前流行的冷暗物质宇宙学星系等级形成理论，大质量星系形成演化过程中会经历多次合并。而观测表明，几乎所有星系中心都存在着超大质量黑洞，因此在合并星系中形成超大质量双黑洞就成为了必然结果。
虽然目前对这样的双黑洞系统最终的演化状态还不是很确定，不过我们已经知道，在一些非球对称贫气体星系核或富气体的活动星系核中，双黑洞能演化到强引力波辐射阶段，并最终在强引力波辐射爆发下并合成为一个有一定反冲速度的超大质量黑洞。这一过程使得这类天体成为了非常独特的引力波辐射源。对这些天体的电磁波与引力波观测可以帮助我们了解双黑洞系统的演化、星系的形成与演化以及验证引力波和相对论在极端条件下的适用性。由于目前的引力波探测器空间分辨本领很差，无法用来精确地定位引力波源，我们需要寻找能够标定引力波源位置的电磁波段辐射源/引力波电磁对应体。本文致力于通过数值模拟的方法研究贫气体环境下双黑洞在并合前后与恒星的相互作用及其观测特性。
借助散射实验我们研究了超大质量双黑洞在做开普勒轨道运动时潮汐瓦解邻近恒星所产生耀发的光变曲线。我们发现由于次黑洞的存在，主黑洞潮汐瓦解恒星的光变曲线一开始与单黑洞情况下一致，然后会在大约一个双黑洞轨道周期的时间内出现耀发的截断。在某些特殊条件下，截断的耀发还能够在一段时间后恢复。这种特殊的现象可以用来探测轨道周期较短，特别是处于强引力波辐射阶段的超大质量双黑洞系统、限制双黑洞轨道参数以及为引力波探测器提供精确的指向。
由于双黑洞并合后的黑洞将获得一定的反冲速度，我们利用N体数值模拟研究了并合造成的反冲黑洞在星系中与周围恒星的动力学共同演化以及潮汐瓦解恒星产生耀发的频率。我们的研究发现以星系核区为中心振荡的反冲黑洞在动力学演化上并不会受到潮汐瓦解恒星带来的影响。而且我们的研究表明振荡中的反冲黑洞在经过中心核区时对恒星的瓦解率大约为10-6 M⊙yr-1，而在远离中心区时约为10-7-10-8M⊙yr-1。此外，我们的研究还发现反冲黑洞除了带有一个超致密的束缚恒星系统外，还影响着更大范围内的非束缚恒星，并使这些恒星围绕反冲黑洞形成了某种轴对称型的分布。
通过上述两项工作，我们研究了双黑洞并合前后有可能产生的观测现象。由于涉及的机制不需要气体环境的参与，因而对贫气体环境下寻找电磁对应体的研究非常有帮助。