大质量黑洞在湍流气态介质中的动力学摩擦
星系天体物理
2023-09-18 v2
摘要
星系并合后大质量黑洞的轨道衰变，关乎大质量黑洞能否成功配对并合并，从而产生低频引力波。由气体分布引起的动力学摩擦的作用一直不确定，因为许多解析与数值研究要么聚焦于均匀介质，要么未达到该问题相关尺度(即Bondi-Hoyle-Lyttleton半径)以下的分辨率。我们进行了大质量黑洞在湍流介质中运动的数值模拟，以研究来自湍流气体的动力学摩擦。我们发现黑洞减速至声速而非湍流速度，且若以至少五个分辨率单元解析Bondi-Hoyle-Lyttleton半径，则轨道衰变可被很好刻画。我们发现湍流涡旋越大，动力学摩擦力大小的散布越大，这既源于问题的随机性，也源于黑洞沿轨迹遭遇的更大过密度与欠密度。相较于均匀介质中的经典解，力的大小对马赫数的依赖更弱，且动力学摩擦在高马赫数时整体更高效，但在跨声速区及附近效率更低。
引用
@article{arxiv.2209.13548,
title = {Dynamical friction of a massive black hole in a turbulent gaseous medium},
author = {Sandrine Lescaudron and Yohan Dubois and Ricarda S. Beckmann and Marta Volonteri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.13548},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 16 figures