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星体与超大质量黑洞之间的重复潮汐相互作用:质量转移、稳定性及对重复部分潮汐破坏事件的意义

高能天体物理现象 2025-05-20 v2 星系天体物理

摘要

绕星体运行的超大质量黑洞可产生重复的吸积阳光,在重复部分潮汐破坏事件 (TDE) 中。我们发展了一个高效的形式化方法,用于分析星体对质量损失(约 lesssim10%\\lesssim 10\%)的时变响应。该模型预测,质量损失会导致低质量(lesssim0.7Modot\\lesssim 0.7 M_{\\odot})星体的平均密度下降。相反,高质量星体表现出平均密度的增加,质量损失越大,此变化越显著,质量约为 1.52Modot1.5-2 M_{\\odot} 的星体经历最大程度的增加。我们预测,星体质量损失后(即“存活核心”)的最终能量实际上等同于原始星体内部相对于质量被移除处半径的束缚能,即最终核心能量与移除质量的过程无关——作为副作用,潮汐加热相对可以忽略不计。我们在一维有限元模拟星体质量损失以及三维拉格朗日模拟部分 TDE 之间取得了良好的一致性。我们得出结论:1) 部分破坏的星体未经历显著的潮汐耗散加热,2) 进化且中等质量(gtrsim1.5Modot\\gtrsim 1.5 M_{\\odot})的星体最容易经历多次反复剥离,3) progressively 变暗的阳光——在某些重复部分 TDE 候选者中观察到的——可由星体质量损失后密度增加来解释。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.18614,
  title  = {Repeated Tidal Interactions between Stars and Supermassive Black Holes: Mass Transfer, Stability, and Implications for Repeating Partial Tidal Disruption Events},
  author = {Ananya Bandopadhyay and Eric R. Coughlin and C. J. Nixon},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.18614},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 11 figures, 1 table; Updated to match ApJ accepted version