恒星潮汐瓦解吸积流的广义相对论流体动力学模拟

我们研究了当超大质量黑洞潮汐瓦解恒星时，分散的物质如何加入吸积流。结合恒星瓦解的相对论流体动力学模拟与潮汐碎片运动的相对论流体动力学模拟，我们追踪该系统直至约 80% 束缚于黑洞的恒星质量沉降为吸积流。靠近恒星近心点以及最紧密束缚碎片的远心点处的激波耗散了轨道能量，但仅足以使特征半径与最束缚物质的半长轴相当，而非此前认为的潮汐半径。外部激波是由后牛顿效应引起的，既影响恒星在瓦解期间的轨道，也影响潮汐力。质量向吸积流的积聚是非单调且缓慢的，需要最紧密束缚潮汐流轨道周期的约 3--10 倍，而大部分质量的内流时间可能与质量积聚时间相当或更长。然而，激波引起的偏转确实从部分质量中移除了足够的角动量和能量，使其在大部分质量积聚到吸积流之前就能向内移动。尽管吸积率急剧上升然后大致按幂律衰减，但其最大值约为先前预期的 0.1 倍，且峰值持续时间约为先前预测的 5 倍。因此，从测量到的事件时标推断出的黑洞质量与恒星质量的几何平均值约为经典理论给出值的 0.2 倍。