大质量黑洞周围的稳态相对论恒星动力学

大质量黑洞（MBH）会吞噬那些轨道演化进入不稳定轨道的小相空间体积——“损失锥”——的恒星，这些轨道将恒星直接带入MBH，或使其足够接近以与MBH发生强相互作用。由此产生的现象：潮汐加热与潮汐瓦解、双星俘获与超高速星抛射、旋进致密遗迹的引力波（GW）辐射，或与吸积盘的流体动力学相互作用，都令人感兴趣，因为它们可以产生可观测的信号，从而揭示MBH的存在，影响其质量和自旋演化，探测强引力场，并提供关于MBH附近恒星和气体的信息。恒星的持续损失以及补充它们的各种过程塑造了中心的恒星分布。我们通过解析方法和轨道参数扩散的蒙特卡洛模拟，研究了非自旋MBH损失锥附近的稳态相对论恒星动力学。这些模拟考虑了由包围的恒星质量引起的牛顿质量进动、由广义相对论引起的面内进动、引力波耗散、非关联的两体弛豫、关联的共振弛豫（RR）以及由于长期进动导致的绝热不变性，并使用了在扩散极限下严格推导的关联后牛顿动力学描述。我们认为，无论弛豫机制如何，一般的最大熵考虑都会对稳态下的轨道扩散施加很强的约束。我们确定了直接落入与旋进之间的精确相空间分界线，预测了它们的稳态速率，并验证了这些速率在广泛的假设下是稳健的。我们推导了速率对MBH质量的依赖关系，表明RR的贡献很小，并讨论了在相空间受限体积内未淬灭的RR可能对稳态产生实质性影响的特殊情况。