圆双星系统中的气体阻力

我们采用解析和数值方法研究了密近圆双星系统中绕主星运动的无质量粒子的动力学，特别关注气体阻力效应。这是首次针对尺寸范围从 1m 到 10km 的粒子进行的计算，并考虑了受潮汐扰动的氣體盘的存在。数值研究发现，潮汐波引起的径向质量输运在粒子的轨道演化中起着至关重要的作用。数值结果得到了解析计算的证实，该解析计算未对盘中径向流的起源做任何假设。我们表明，处于径向非平衡状态盘中的粒子迁移率因与粒子碰撞的气体质量通量增加而增强，且无论径向气体速度的符号如何，迁移方向始终向内。在微扰理论框架下，我们推导了此类盘中粒子半长轴、偏心率和倾角短期变化的一般公式。这些公式通过引入气体速度的有效分量来解释对轴对称性的偏离，其与数值结果的吻合度在几个百分点以内。数值模拟还发现，潮汐波使邻近轨道上的粒子在近星点经度和偏心率上产生相干性。这种相干程度取决于粒子大小及其距主星的距离，对于半径为 10m 的粒子最为显著。这些结果主要在星子形成背景下具有重要意义，在早期星子吸积阶段次之。