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旋转中等质量黑洞对旋转偏心白矮星的部分潮汐瓦解

高能天体物理现象 2025-08-19 v3 广义相对论与量子宇宙学

摘要

中等质量黑洞(IMBHs,102105M\sim 10^2-10^5M_{\odot})常被称为恒星质量(102M\lesssim 10^2M_{\odot})与超大质量(1056M\gtrsim 10^{5-6} M_{\odot})黑洞之间缺失的一环。其观测特征可能源于对白矮星(WDs)的潮汐瓦解,否则这些白矮星会被超大质量黑洞整体捕获。近期观测表明,IMBHs可能快速旋转,而已知孤立白矮星也可能具有高自旋,自旋周期可达分钟量级。在此,我们旨在理解黑洞与恒星自旋之间“耦合”的效应,重点关注旋转IMBHs背景下旋转WDs的潮汐瓦解。利用光滑粒子流体动力学,我们对部分潮汐瓦解进行了一系列数值模拟,其中旋转WDs处于绕旋转IMBHs的偏心轨道上。我们采用混合方法,在可将恒星内部流体动力学视为牛顿极限的区域内积分Kerr测地线方程。黑洞与恒星自旋的耦合导致碎片质量分布表现出与非旋转情况不同的独特行为。此外,虽然晚期碎片回落至黑洞的速率仅受黑洞自旋影响不大,但在存在恒星自旋的情况下,这些速率出现显著偏差,特别是导致晚期回落曲线展宽。另一方面,在我们所考虑的参数范围内,引力波特征不受恒星自旋影响。

关键词

引用

@article{arxiv.2401.17031,
  title  = {Partial tidal disruptions of spinning eccentric white dwarfs by spinning intermediate mass black holes},
  author = {Debojyoti Garain and Tapobrata Sarkar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2401.17031},
  year   = {2025}
}

备注

Version to appear in MNRAS