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星–黑洞双星与单星体的近距离相遇

高能天体物理现象 2023-07-12 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

双星与其他天体的多体动力学相互作用是星团演化的主要驱动机制之一。因此,将我们对三体相互作用的理解推进到常用的点粒子近似之外十分重要。为此,我们利用移动网格流体动力学代码 AREPO,研究了星–黑洞(BH)双星与单星体之间三体相遇的流体动力学,重点识别最终结局及其长期演化和观测性质。此类相遇产生五类结局:恒星瓦解、恒星碰撞、对原双星的弱扰动、双星成员交换以及三体形成。两个决定性参数是双星相位角(决定哪两个天体在首次最近接近时相遇)和碰撞参数(划定剧烈与非剧烈相互作用的边界)。当碰撞参数小于双星半长轴时,若 BH 与入射星体首次相遇, frequently 发生潮汐瓦解和星–BH 碰撞;若两星体首次相遇,则多数合并。两种情况下,BH 均以超爱丁顿吸积率从吸积盘吸积,可能产生足够明亮而被观测到的耀发。恒星碰撞产物要么与 BH 形成双星,要么保持不与 BH 束缚。碰撞时,合并恒星比同质量、同年龄的主序星更热、更大。即使在恢复热平衡态后,若孤立存在,恒星碰撞产物也会比主序星更热、更亮,直至成为巨星。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.03097,
  title  = {Close Encounters of Star - Black Hole Binaries with Single Stars},
  author = {Taeho Ryu and Selma de Mink and Rob Farmer and Ruediger Pakmor and Rosalba Perna and Volker Springel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.03097},
  year   = {2023}
}

备注

16 pages, 10 figures, 2 tables. Submitted to MNRAS. Movie here: https://studio.youtube.com/playlist/PLxLK3qI02cQf_x96DSKQWVS251Jog7IOE/videos