银河中心S星团轨道演化的间歇性混沌与不可预测性

我们利用精确的$N$体计算研究银河中心S星团的混沌行为，计算不受舍入或离散化误差影响。我们的发现揭示，银河中心S星之间的混沌源于近距离相遇，尤其是在成对之间以及靠近大质量中心天体时。这些相遇引发扰动，导致相互作用恒星的轨道能量发生突变。因此，相邻解之间的分离经历近似指数增长。我们提出一种描述S星团混沌行为的“间歇性混沌(punctuated chaos)”理论。该现象源于在反复的有限扰动之后相邻轨道间近乎线性的分离增长。每颗参与恒星的轨道因扰动而经历离散、 abrupt的能量变化。这些事件的累积效应被轨道相位的稳定漂移进一步放大。在银河中心，扰动源自至少两颗恒星（某些情况下三颗）之间在$\aplt 100$\,au距离内发生的偶然相遇。我们的模型满意地解释了观测到的27颗S星团的指数增长。我们确定S星系统的李雅普诺夫时间尺度约为462 ± 74年。在未来一千年中，S星团的混沌将主要由几颗轨道最近的恒星驱动：S2、S5、S6、S8、S9、S14、S18、S31、S21、S24、S27、S29和S38。