超大质量黑洞周围偏心星盘演化：复杂的盘瓦解动力学与毫秒差距恒星

我们研究了围绕超大质量黑洞（SMBHs）的秒差距尺度星盘在 10 Myr 内的演化，其初始质量为 $M_{\mathrm{disk}} = 1.0$ - $7.5 \times 10^4 M_\odot$、偏心率为 $e_\mathrm{init}=0.1$-$0.9$。我们的盘模型嵌入于球形背景势中，并具有斜率 $0.25$-$1.7$ 的超重初始质量函数（IMF）的单星与双星。系统使用 N 体代码 $\texttt{BIFROST}$ 演化，包含后牛顿（PN）运动方程与简化恒星演化。所有盘均不稳定，并在 Myr 时间尺度上演化出相似的偏心率分布，峰值位于 $e_\star \sim 0.3$-$0.4$。高 $e_\mathrm{init}$ 的模型还发展出极偏心 $(e_\star\gtrsim0.9)$ 的恒星族。对于较高盘质量 $M_\mathrm{disk} \gtrsim3 \times10^4\;\mathrm{M_\odot}$，盘瓦解动力学比标准长期偏心盘不稳定性更为复杂，在不同盘半径处具有相反进动方向——一种进动方向不稳定性。我们给出一个描述此行为的解析模型。在所有模型中，SMBH 周围形成 $N\sim10$-$100$ 颗恒星的毫秒差距族。对于低 $e_\mathrm{init}$，恒星向内迁移；而对于 $e_\mathrm{init}\gtrsim0.6$，恒星被 Hills 机制俘获。若无 PN，在 $6$ Myr 后俘获恒星具有亚热偏心率分布。我们表明，包含 PN 效应通过抑制共振弛豫效应阻止了这种热化，且不可忽略。潮汐瓦解恒星的数目与毫秒差距恒星数目相似或更多。所模拟的模型均无法同时重现银河系中心顺时针盘与 S 星团的运动学与恒星族性质。