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暗物质尖峰中的动力学摩擦:对 Chandrasekhar 公式的修正

高能天体物理现象 2024-09-18 v2

摘要

我们考虑恒星级致密天体与被暗物质密度尖峰环绕的中等质量黑洞之间的中间质量比旋进。旋进中的黑洞与尖峰内暗物质粒子的相互作用导致动力学摩擦。这会改变黑洞双星的运动学,并在引力波信号上留下印记。先前的计算在评估动力学摩擦系数时未包含运动速度快于黑洞的粒子的贡献。该项是标准 Chandrasekhar 处理中被忽略的,其中仅有较慢运动的粒子对减速阻力有贡献。在此,我们证明由快运动粒子产生的动力学摩擦对暗物质尖峰内大质量双星的演化有显著影响。对于密度轮廓 ρrγ\rho\propto r^{-\gamma}γ1\gamma\lesssim 1 的情形,引力波波形的相位偏差可比标准处理估计的大数个量级。当 γ\gamma 趋近于 0.50.5 时,误差变得任意大。最后,我们表明动力学摩擦倾向于使轨道对于任意 γ<1.8\gamma < 1.8 变得更具偏心性。然而,引力波辐射的能量损失预计在旋进中占主导,多数情况下导致轨道圆化。

关键词

引用

@article{arxiv.2305.17281,
  title  = {Dynamical friction in dark matter spikes: corrections to Chandrasekhar's formula},
  author = {Fani Dosopoulou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2305.17281},
  year   = {2024}
}

备注

7 pages, 4 figures. Accepted for publication in Physical Review D