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接近超大质量黑洞的潮汐加热恒星中的质量转移及其对重复核聚变现象的影响

高能天体物理现象 2025-05-19 v1 星系天体物理 太阳与恒星天体物理

摘要

潮汐加热可以显著改变围绕超大质量黑洞 (SMBH) 的恒星结构,这在原则上可以耗散远大于恒星结合能的能量。我们使用解析模型和 MESA 来探讨潮汐加热、星体结构演化、引力波引起的轨道衰减以及潮汐力、以及因罗德洛溢出导致的质量转移之间的耦合动力学。在与更均衡质量恒星双星系统不同,SMBH 周围恒星的稳定质量转移率通常由潮汐加热时间尺度(潮汐加热增加恒星半径的时间尺度)决定,而非由引力波轨道衰减时间尺度决定。 resulting 的稳定质量转移率对潮汐加热模型敏感,但可能为 103105Myr1\sim 10^{-3}-10^{-5} M_\odot {\, \rm yr^{-1}}(甚至更大),足以在许多星系中产生低亮度活动性天体。质量转移的稳定性取决于潮汐能量在星体内部释放的位置。MESA 模型确认,若潮汐加热增加星体的对流比例,则质量转移不稳定;相反则稳定。更详细的结论需要自洼地计算潮汐加热如何随星体因潮汐加热自身引起的内部结构变化而变化。潮汐加热导致的质量转移可以产生大量低亮度活动性天体;它们也可能是某些部分潮汐破坏候选者(例如 ASASSN-14ko)的前体,以及短周期准周期爆发(例如 eRO-QPE2 和 GSN 069)的 progenitor。然而,许多由潮汐加热引起的重复核聚变现象可能比迄今为止检测到的更暗,仍需被发现。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.10611,
  title  = {Mass Transfer in Tidally Heated Stars Orbiting Massive Black Holes and Implications for Repeating Nuclear Transients},
  author = {Philippe Z. Yao and Eliot Quataert},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10611},
  year   = {2025}
}

备注

12 pages, 6 figures, to be submitted to The Open Journal of Astrophysics