来自处于边际束缚与无束缚轨道恒星的潮汐撕裂耀发

我们通过进行三维光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamic, SPH)模拟,研究了围绕超大质量黑洞(supermassive black hole, SMBH)的边际束缚与无束缚轨道上被潮汐撕裂恒星的质量回落率,模拟采用三个关键参数:恒星由两种不同指数($n=1.5$ 和 $3$)的多方模型刻画。恒星轨道性质由五个轨道偏心率(范围从 $e=0.98$ 到 $1.02$)和五个不同穿透因子(范围从 $\beta=1$ 到 $3$)表征,其中 $\beta$ 表示潮汐撕裂距离与近心点距离半径之比。我们推导了质量回落率作为恒星密度轮廓、轨道偏心率和穿透因子的解析公式。此外,将两个临界偏心率重新评估为 $e_{\rm crit,1}=1-2q^{-1/3}\beta^{k-1}$ 和 $e_{\rm crit,2}=1+2q^{-1/3}\beta^{k-1}$,其中 $q$ 为 SMBH 与恒星质量之比,$0<k\lesssim2$,借此将潮汐撕裂事件(tidal disruption events, TDEs)分类为五类:偏心($e<e_{\rm crit,1}$)、边际偏心($e_{\rm crit,1}\lesssim{e}<1$)、纯抛物($e=1$)、边际双曲($1<e<e_{\rm crit,2}$)和双曲($e\gtrsim{e}_{\rm crit,2}$) TDEs。我们发现质量回落率的渐近斜率随 TDE 类型变化。渐近斜率对于抛物 TDEs 趋近于 $-5/3$,对于边际偏心 TDEs 更陡,对于边际双曲 TDEs 更平缓。边际偏心 TDEs 的质量回落率远大于抛物 TDE 情形,而边际双曲 TDEs 则远小。边际无束缚 TDEs 可能是休眠 SMBH 周围极低密度气体盘的一个起源。