极端质量比旋近的恒星动力学
宇宙学与河外天体物理
2011-08-22 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
致密恒星遗迹旋近进入大质量黑洞(MBH)伴随着引力波发射，其频率有可能被空间干涉仪探测到。基于统计方法(Fokker-Planck、蒙特卡洛)计算的事件率因速率系数的不确定性而范围很广。在这里，我们展示了描述围绕Schwarzschild MBH的致密恒星团的后牛顿N体运动方程直接积分的结果。这些模拟体现了对恒星动力学弛豫、相对论进动和引力波能量损失之间相互作用的本质上精确(在后牛顿水平上)的处理。发现相对论进动大大降低了恒星被MBH捕获的速率，这限制了来自恒星势的力矩改变轨道角动量的能力。穿透这个“Schwarzschild势垒”确实偶尔发生，导致恒星被捕获到因引力波发射而逐渐旋近的轨道上；我们讨论了两种势垒穿透机制，并在模拟中找到了两者的证据。我们推导了一个捕获率的近似公式，该公式预测从半长轴低于某个值的轨道捕获将受到强烈抑制；这一预测以及预测的速率在N体积分中得到了验证。我们讨论了我们的结果对从具有一系列物理性质的星系核探测极端质量比旋近的启示。
引用
@article{arxiv.1102.3180,
title = {Stellar Dynamics of Extreme-Mass-Ratio Inspirals},
author = {David Merritt and Tal Alexander and Seppo Mikkola and Clifford Will},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.3180},
year = {2011}
}
备注
28 pages, 16 figures. Version 2 is significantly revised to reflect new insights into J and Q effects, to be published later