偏心超大质量黑洞双星周围错位环双星盘的翘曲与撕裂
星系天体物理
2015-07-15 v1 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们研究了处于偏心轨道上的双超大质量黑洞周围几何薄、无自引力盘的翘曲和撕裂现象。该环双星盘与双星轨道平面显著错位，并受到随时间变化的潮汐力矩作用。原则上，此类盘会发生翘曲和进动，并在潮汐进动力矩强于局部粘滞力矩的区域被撕裂成相互错位的环。我们推导了偏心超大质量黑洞双星周围错位环双星盘的潮汐翘曲半径和撕裂半径。我们发现，在粘滞参数 alpha 大于取决于盘纵横比的临界值的盘中，盘翘曲出现在撕裂半径之外。对于 H/r ~<0.1（其中 H 为盘标高），该条件表示为 alpha > sqrt{H/3r}。若 alpha < sqrt{H/3r}，则仅发生盘撕裂，因为潮汐翘曲半径位于撕裂半径内部，而大部分盘物质可能在此处迅速吸积至超大质量黑洞。在翘曲且被撕裂的盘中，潮汐翘曲半径和撕裂半径均最强烈地依赖于双星半长轴，尽管它们也轻微依赖于其他轨道和盘参数。这种强依赖性使我们能够在观测确定潮汐翘曲或撕裂半径后估算半长轴：对于 0.1 pc 的潮汐翘曲半径，针对具有典型轨道和盘参数的 10^7 Msun 黑洞，估算出的半长轴约为 10^{-2} pc。我们还简要讨论了活动星系核中观测到的翘曲脉泽盘中心天体可能是超大质量黑洞双星的可能性。
引用
@article{arxiv.1502.00181,
title = {Warping and tearing of misaligned circumbinary disks around eccentric SMBH binaries},
author = {Kimitake Hayasaki and Bong Won Sohn and Atsuo T. Okazaki and Taehyun Jung and Guangyao Zhao and Tsuguya Naito},
journal= {arXiv preprint arXiv:1502.00181},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 6 figures, submitted to JCAP. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1406.2317