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天体物理学 > 高能天体物理现象

arXiv:1512.04865 (astro-ph)
[提交于 2015年12月15日 ]

标题: 广义相对论中潮汐瓦解的磁流体动力学模拟

标题: Magnetohydrodynamical simulations of a tidal disruption in general relativity

Authors:A. Sadowski, E. Tejeda, E. Gafton, S. Rosswog, D. Abarca
摘要: 我们进行了流体力学和磁流体力学的广义相对论模拟,研究一颗$0.1\,M_\odot$类红矮星接近一个$10^5\,M_\odot$非旋转大质量黑洞时的潮汐瓦解过程,该轨道为近轨道(影响参数$\beta=10$)且为椭圆轨道(偏心率$e=0.97$)。我们追踪了碎片的自相互作用、轨道圆形化以及伴随的黑洞视界吸积过程。我们发现,相对论进动导致了自相交激波的形成。耗散的动能加热了入射的碎片,并有效地产生了准球状外流。由于流体自身反馈的作用,碎片的自相互作用被调制。碎片迅速形成了一个厚且几乎边缘束缚的盘状结构,在多个轨道周期内保持湍流状态。最初,黑洞视界内的吸积源于碎片的自相互作用,而在后期阶段,则主要由最初在激波区域被抛出的碎片主导,这些碎片逐渐落回黑洞。碎片盘中的有效粘滞力来源于原始的流体力学湍流,其强度超过了磁场成分。由于气体穿过视界时的能量较低且存在较大的光学深度(导致光子被捕获),辐射效率非常低。
摘要: We perform hydro- and magnetohydrodynamical general relativistic simulations of a tidal disruption of a $0.1\,M_\odot$ red dwarf approaching a $10^5\,M_\odot$ non-rotating massive black hole on a close (impact parameter $\beta=10$) elliptical (eccentricity $e=0.97$) orbit. We track the debris self-interaction, circularization, and the accompanying accretion through the black hole horizon. We find that the relativistic precession leads to the formation of a self-crossing shock. The dissipated kinetic energy heats up the incoming debris and efficiently generates a quasi-spherical outflow. The self-interaction is modulated because of the feedback exerted by the flow on itself. The debris quickly forms a thick, almost marginally bound disc that remains turbulent for many orbital periods. Initially, the accretion through the black hole horizon results from the self-interaction, while in the later stages it is dominated by the debris originally ejected in the shocked region, as it gradually falls back towards the hole. The effective viscosity in the debris disc stems from the original hydrodynamical turbulence, which dominates over the magnetic component. The radiative efficiency is very low because of low energetics of the gas crossing the horizon and large optical depth that results in photon trapping.
评论: 19页,20幅图,投稿至MNRAS
主题: 高能天体物理现象 (astro-ph.HE)
引用方式: arXiv:1512.04865 [astro-ph.HE]
  (或者 arXiv:1512.04865v1 [astro-ph.HE] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1512.04865
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stw589
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来自: Aleksander Sadowski [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2015 年 12 月 15 日 17:22:25 UTC (6,749 KB)
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