利用 GRSPH 研究 Kerr 黑洞对偏心轨道恒星潮汐瓦解形成吸积盘

我们采用三维广义相对论光滑粒子流体动力学（GRSPH）模拟了涉及 1 $M_\odot$ 恒星与 $10^6 M_\odot$ 旋转超大质量黑洞的潮汐瓦解事件。我们考虑了初始位于黑洞赤道面内及与之倾斜的椭圆轨道上的恒星。我们确认由相对论拱点进动引起的流-流碰撞可迅速将瓦解物质圆化为盘。对于倾斜轨迹，我们发现黑洞自旋引起的 nodal 进动（即 Lense-Thirring 进动）仅在第一圈抑制流-流碰撞，仅造成盘形成的短暂延迟，所形成的盘相对于黑洞赤道面倾斜。我们还研究了辐射冷却对残余盘结构的影响。我们发现，在无冷却时形成厚而延展、缓慢进动的环，径向延展达 5 au（对于高穿透因子轨道）。辐射高效冷却则在近心点附近产生狭窄、快速进动的环。我们绘制了能量耗散率图，其追踪了薄饼激波、流-流碰撞与黏滞。我们将其与黑洞吸积引起的有效光度相比较。我们发现，在潮汐半径处被瓦解的恒星能量耗散率为 $\sim10^{45}$ erg s$^{-1}$，而对于深相遇则高达 $\sim10^{47}$ erg s$^{-1}$。