中文

动力学摩擦的自洽含时处理:关于核区停滞与动力学浮力的新认识

星系天体物理 2021-12-14 v1

摘要

动力学摩擦通常被视为一种长期演化过程,其中受力体(“扰动体”)演化非常缓慢(长期近似),且是在长时间内被引入宿主系统的(绝热近似)。这些假设意味着动力学摩擦源于LBK力矩,且仅由纯共振轨道贡献非零部分。然而,只有当动力学摩擦的时标短于宇宙年龄时,才具有天体物理意义。因此,本文放宽了绝热与长期近似。我们首先推导了广义LBK力矩,它在绝热极限下退化为LBK力矩,并表明其由于非共振轨道引起瞬态振荡,这些振荡缓慢衰减,最终让位于LBK力矩。这类似于受迫阻尼振子在达到稳态前经历瞬态的过程,只不过此处的阻尼源于相位混合而非耗散。接下来,我们给出了一种自洽处理,恰当考虑了扰动体势与圆周频率的含时性(记忆效应),并用以考察核球星系中的轨道衰变。我们发现,记忆效应导致扰动体在核区(核区停滞)于临界半径 RcritR_{\mathrm{crit}} 处停滞之前,经历一段加速的、超钱德拉塞卡摩擦阶段。在 RcritR_{\mathrm{crit}} 内侧,力矩符号翻转,产生动力学浮力,其抵消摩擦并致使扰动体停滞。这一现象与 NN 体模拟一致,但迄今缺乏恰当解释。

关键词

引用

@article{arxiv.2103.05004,
  title  = {A Self-Consistent, Time-Dependent Treatment of Dynamical Friction: New Insights regarding Core Stalling and Dynamical Buoyancy},
  author = {Uddipan Banik and Frank C. van den Bosch},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2103.05004},
  year   = {2021}
}

备注

Accepted for publication in ApJ; 22 pages, 5 figures