碰撞EMRI产生的周期性吸积驱动耀发作为TDE冒名者
高能天体物理现象
2017-08-02 v1
摘要
当一颗主序星在圆形极端质量比旋近(EMRI)中经历洛希瓣溢出落到超大质量黑洞(SMBH)上时,会进入一个稳定的质量转移阶段。在数百万年中,双星演化到周期极小值,然后反转方向向外迁移。由于连续两次EMRI之间的时间间隔与质量转移时标相当,两个连续进行质量转移的EMRI的半长轴将在 < 几 AU 的径向尺度上交叉。我们表明,此类EMRI交叉事件不可避免地伴随之星之间一系列温和相对论性的掠擦物理碰撞。每次碰撞剥离少量质量,主要来自质量较大的恒星,这通常增大它们的径向分离,从而在由进一步引力辐射决定的数十年到数百年(或更长)延迟后引发下一次碰撞。取决于SMBH的质量,这种相互作用可产生 N ~ 1-1e4 个质量为 M_sun/N 的气体产生事件,从而驱动持续数千年或更久的SMBH吸积驱动耀发的准周期序列。尽管EMRI率比潮汐撕裂事件(TDE)率低2-3个数量级,但单个相互作用EMRI对产生大量明亮耀发的能力——以及对可用恒星燃料更明智的利用——可使其观测率与TDE率相当,使它们能够伪装成“TDE冒名者”。我们预言耀发的光度既以比 t^(-5/3) 更平缓的幂律衰减,也以衰减指数形式衰减。由先前质量剥离事件积累所产生的气体盘的黏性扩散将大量质量置于 > 10-100 AU 的径向尺度上,提供了解释某些耀发出乎意料的高光学光度所需的再处理源。
引用
@article{arxiv.1705.00643,
title = {Periodic accretion-powered flares from colliding EMRIs as TDE Imposters},
author = {Brian D. Metzger and Nicholas C. Stone},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.00643},
year = {2017}
}
备注
13 pages, submitted