银河系中心双星系统的潮汐瓦解。II. 流体动力学模拟

在论文I中，我们追踪了双星在银河系中心超大质量黑洞附近轨道上的演化，关注了两颗恒星足够接近以致发生碰撞的情况。在本文中，我们将质点恒星替换为流体实现，并使用光滑粒子流体动力学代码追踪近距离相互作用。我们将双星组分建模为主序星，初始质量为1、3和6个太阳质量，其化学组成剖面取自恒星演化代码。近距离相互作用的结果包括并合、使两颗恒星保持完整的碰撞，以及一颗恒星以高速被抛射同时另一颗恒星被捕获进入围绕超大质量黑洞的紧密轨道。我们首次追踪了碰撞产物在围绕超大质量黑洞的多次（≥100次）轨道上的演化。最初太小而无法被超大质量黑洞潮汐瓦解的恒星，可能因近距离交会或碰撞而膨胀，导致在后续的近心点通过时发生潮汐剥离。在这些情况下，质量损失是间歇性的，有时在恒星被完全瓦解前会持续数百次轨道。预测的后果是重复出现的潮汐耀发，其强度可能增加或减少。在涉及低质量恒星和高质量恒星的碰撞中，并合产物从小恒星那里获得了高的核心氢丰度，有效地将核演化“时钟”重置到更年轻的年龄。像锂、铍和硼这样只能存在于恒星最外层包层中的元素，由于碰撞期间的包层抛射以及来自超大质量黑洞的潮汐力而严重贫化。在没有碰撞的情况下，恒星的潮汐自旋仅在近心点距离的一个狭窄范围内重要，即$r_t/2\lesssim r_{\rm per} \lesssim r_t$，其中$r_t$是潮汐瓦解半径。