恒星团与等级三星系统中致密天体双星的相对论相空间扩散
星系天体物理
2023-12-06 v2 高能天体物理现象
摘要
LIGO/Virgo对致密天体并合的探测给双星演化与并合理论带来了挑战。产生动力学并合的一个有前景的途径是通过外部扰动体（无论是第三体伴星，如Lidov-Kozai（LK）机制中，还是双星所绕行的恒星团的潮汐场）驱动的 Secular 偏心率振荡。这些振荡的最简单理论模型使用“双重平均”（DA）近似，即对双星的内部开普勒轨道及其相对于扰动体的“外部”质心轨道均取平均。然而，DA理论未考虑外部轨道时标上扰动转矩的涨落，已知这种涨落会使双星的偏心率超过DA最大值，可能加速并合。在此，我们在检验粒子四极极限下，针对受任意球对称星团势（包括LK作为特例）扰动的双星重新考虑这些短时标涨落的影响，{特别地包含内部轨道的1pN}广义相对论（GR）近心点进动。聚焦于双星轨道要素在峰值偏心率附近的行为，我们发现了一种新效应——相对论相空间扩散（RPSD），其中双星可在外部轨道时标上跳跃到一条全新的动力学轨迹，违背了DA运动积分的近似守恒。RPSD源于极高偏心率下的Secular行为、短时标涨落与快速GR进动之间的相互作用，并可显著改变后续的Secular演化。该效应甚至在等级三星系统中也会出现，但此前一直未被发现。
引用
@article{arxiv.2306.03703,
title = {Relativistic phase space diffusion of compact object binaries in stellar clusters and hierarchical triples},
author = {Chris Hamilton and Roman R. Rafikov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.03703},
year = {2023}
}
备注
Revised version, accepted for publication in ApJ