力中的扰动:力涨落如何阻碍动力学摩擦并引发核心停滞
星系天体物理
2025-08-27 v2 统计力学
等离子体物理
摘要
动力学摩擦是恒星动力学中的一个重要现象,它导致一个测试粒子在与背景粒子的多次二体散射后减速。Chandrasekhar 的原始公式是为理想化的无限均匀系统开发的,但即使在有限范围和径向依赖密度分布的模型中也被发现足够精确。然而,在某些情况下,N 体模拟证明了 Chandrasekhar 公式的失效。特别是在有核恒星系统中,分析预测低估了测试粒子的内落速率。到目前为止,已经提出了几种解释这种差异的说法,尽管如此,其起源是有限的 N 效应还是由测试粒子和场粒子轨道共振引起的效应(与 N 无关),例如动力学浮力,仍不清楚。在这里,我们旨在通过定制的数值实验来阐明这个问题。我们对一个最初放置在低偏心率轨道上的大质量示踪粒子,在具有递增分辨率的球对称平衡模型中进行了特设模拟。我们使用一个 N 体代码,其中背景粒子之间的自洽相互作用可以用系统连续极限的静态平滑势效应替代,这样如果需要,可以忽略由尾迹形成引起的动力学摩擦的高阶贡献。我们发现,与先前文献报道的相反,动力学摩擦的抑制在尖峰和核心模型中都会发生。当忽略场粒子之间的相互作用时,我们在两种情况下都观察到动力学摩擦停止有效的半径具有清晰的 标度关系。这暗示了核心模型中大质量示踪粒子所谓的核心停滞现象,其起源是由颗粒性引起的。
引用
@article{arxiv.2505.04505,
title = {A disturbance in the force. How force fluctuations hinder dynamical friction and induce core stalling},
author = {Pierfrancesco Di Cintio and Bruno Marcos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.04505},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 15 figures, version accepted in A&A