用于建模多体系外系统混沌潮汐动力学的直接 N 体积分器：TIDYMESS

潮汐耗散在卫星、行星、恒星和致密残骸的动力学演化中起着重要作用。有趣的复杂性源于内部结构与外部潮汐强迫之间的相互作用。近期和即将开展的银河系系外行星与恒星观测任务有助于为潮汐耗散物理提供约束。开发新的 N 体代码以尝试各种潮汐模型与数值实现正逢其时。我们提出开源 N 体代码 TIDYMESS，意为“多体系外系统的潮汐动力学（TIdal DYnamics of Multi-body ExtraSolar Systems）”。该代码对天体实现蠕变形变律，由其流体 Love 数与流体弛豫时间参数化。由于潮汐与离心形变，我们将天体的一般形状近似为椭球。我们计算至四极矩阶的关联引力场，并由此导出引力加速度与力矩。轨道、自转与形变的运动方程使用基于辛组合的二阶（原文为四阶，此处依原文 fourth-order 译作四阶）积分方法直接积分。我们实现了一种新颖的形变积分方法，其时间步长仅依赖于轨道，而不依赖于自转周期或流体弛豫时间。这一特性极大加速了计算，同时提升了比较不同潮汐机制时的一致性。我们展示了 TIDYMESS 的能力与性能，尤其在轨道混沌且潮汐非线性的参数空间特殊区间。