超大质量黑洞附近恒星的相对论动力学

广义相对论进动限制了引力相遇增加超大质量黑洞（SBH）附近轨道偏心率$e$的能力。这种“史瓦西势垒”（SB）已被证明在类似银河系中心S星的恒星轨道演化中起重要作用。然而，SB以下（$e>e_\mathrm{SB}$）的轨道演化尚不清楚；目前的主要限制是详细模拟的计算复杂性。这里我们提出一种$N$体算法，能够有效积分SBH周围测试恒星的轨道，包括运动方程的广义相对论修正以及与大量（$\gtrsim 10^3$）场星的相互作用。我们将算法应用于S星，并提取描述角动量$L$演化的扩散系数。我们识别出三个角动量区域，其中扩散系数对$L$的函数依赖方式不同。最低和最高$L$区域分别由非共振弛豫（NRR）和共振弛豫（RR）很好地描述。此外，我们发现了一个新的“反常弛豫”（AR）区域。我们给出了用物理参数描述所有三个区域扩散系数的解析表达式，并提出了一个基于扩散系数对$L$依赖性的SB位置的新经验判据。随后，我们应用结果获得了SBH附近轨道的角动量稳态分布。