超大质量黑洞附近的二进制星: 天体力学模拟下的星体碰撞、质量回退与部分 TDE

当二进制系统被注入到中心超大质量黑洞（SMBH）的低角动量轨道上时，可能发生多种结果，包括二进制星体破裂、双星体破裂和星体碰撞。我们使用流体动力学模拟研究由二进制-SMBH 相遇触发的星体碰撞，考察了深度（$\beta_b=5$）和温和（$\beta_b=0.6$）碰撞情况，其中$\beta_b$为二进制破裂半径与二进制近点距距离相对于 SMBH 的之比。正面碰撞始终导致显著质量损失（约 5%）并形成单个合并残留体。 grazing 碰撞结果各异。在温和碰撞中，通常形成单个残留体，质量损失不大（$< 1$）。对于深度碰撞，结果取决于具体碰撞参数和星体结构：我们模拟的 $\gamma=5/3$ 多项式星体产生两个扰动残留体，而太阳类型星体（采用 MESA 模型）在深层 grazing 碰撞中形成单个低速合并残留体。所有合并残留体都具有延伸的包层，使其在返回 SMBH 时易受部分潮汐破裂。碰撞引起的碎片形态及其轨道能量分布与单个星体的潮汐破裂事件（TDE）碎片有显著差异。约半数的碎片回落到 SMBH，呈现独特的回落速率时间演化。我们认为，这种质量损失和回落可产生模拟弱 TDE 的电磁学闪烁。