AGN 원반 내 쌍성 블랙홀 병합률 예측: ARISE 프레임워크로 본 우주론적 진화

활동성 은하핵(AGN) 원반은 계층적 쌍성 블랙홀(BBH) 병합의 유력한 장소로, 연구진은 AGN 원반 내 BBH 진화 준해석 모델을 AGN 개수밀도·초대질량블랙홀(SMBH) 질량함수·에딩턴 비율 분포·핵 금속량의 우주론적 기술과 결합한 ARISE(AGN Rates and Intrinsic Stellar-BH Evolution) 프레임워크를 제시했다. 병합률 밀도는 원반 점성 계수 α에 가장 크게 좌우되며, z = 0.2에서 α = 0.01일 때 12~37 Gpc⁻³ yr⁻¹, α = 0.1일 때 0.5~6 Gpc⁻³ yr⁻¹로 나타났다. 적색편이 진화는 SMBH 성장 방식에 강하게 의존해, α = 0.01(α = 0.1) 기준 보존적·에딩턴 한계·초에딩턴 모델에서 각각 z ≃ 1.8, 3.3, 3.9(1.5, 3.6, 3.9)에서 병합률이 최대가 되고, 초에딩턴 모델에서는 z ≃ 10까지 거의 평탄하게 유지된다. α = 0.1이면 AGN 원반은 LVK가 추론한 병합률의 약 2~40%를 설명하며 현재 중력파-AGN 연관성 상한과 부합하지만, α = 0.01이면 이를 충족하거나 초과한다. 아인슈타인 망원경(ET)은 α = 0.01(0.1)일 때 연간 약 10⁵기(약 10⁴기)의 AGN 원반 병합을 검출할 것으로 예상되며, AGN 개수밀도 모델 간 차이가 가장 큰 적색편이 영역에서 이 경로를 검증해 초기 SMBH 성장에 독립적인 제약을 제공할 전망이다.