Low-mass White Dwarfs with Hydrogen Envelopes as a Missing Link in the Tidal Disruption Menu
我们构建了一个菜单的对象,可以引起明亮的耀斑时,被大规模的黑洞(BH),从行星到演化的恒星。主序星和演化恒星通过它们的潮汐扰动,可以有效地探测到静止的超大质量黑洞的存在,而白矮星可以探测到中等质量黑洞。许多低质量的白矮星拥有扩展的氢包层,这使得在与中等质量的黑洞(从$10^5$到$10^7~M_\odot$)发生破坏性碰撞时能够产生快速耀斑--这些黑洞的质量可能构成了大质量黑洞的大多数。这些物体在两个方面是缺失的一环:(1)探测中等质量的黑洞和(2)理解具有纤细包络的物体破裂的流体动力学。由$10^5~M_\odot$ BH对$0.17~M_\odot$白矮星的潮汐破坏引起的耀斑在0.6到11天之间达到最大值,峰值回落率通常是超爱丁顿的,导致的耀斑可能比典型的潮汐破坏事件更亮。仅剥离外壳的遭遇可以提供仅氢的回退,而破坏核心的遭遇则从富氢到富氦的回退。虽然到目前为止观察到的大多数潮汐破坏候选者与主序星的破坏一致,但像Dougie和PTF 10 iya这样的核瞬变的快速时间尺度自然可以用低质量白矮星的破坏来解释。随着观测到的耀斑数量的不断增加,这里提供的菜单将是必不可少的,通过潮汐破坏来表征核黑洞及其环境。
2017-06-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Tidal Disruptions of White Dwarfs: Theoretical Models and Observational Prospects
进入黑洞潮汐半径的质量为$\lesssim$ $10^5$ M $_{\odot}$的白矮星注定会被潮汐力撕裂。在恒星黑洞和超大质量黑洞之间的这个质量范围内的黑洞还没有被最终确定,所以检测到白矮星的潮汐破裂将为中等质量黑洞的存在提供明确的证据。在这篇综述中,我们提出了一个理论和观测的瞬态事件,导致从白矮星的潮汐中断的中等质量黑洞。这包括讨论最新的模拟和预测的属性,观测搜索的结果,以及总结潜在的引力波发射将被检测与即将到来的任务。
2020-03-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Tidal Disruption of Sun-like Stars by Massive Black Holes
我们提出了第一个模拟的潮汐破坏的恒星与现实的结构和组成的大质量黑洞(BH)。我们建立恒星的恒星演化代码MESA和模拟其中断的三维自适应网格流体动力学代码FLASH,使用扩展的亥姆霍兹状态方程和跟踪49个元素。我们研究了1颗$M_\odot$星和3颗$M_\odot$星在零龄主序(ZAMS)、中年和终龄主序(TAMS)的破坏。由于MS演化导致恒星半径的变化,导致潮汐破裂的最大BH质量增加了$\sim$ 2倍;这相当于BH自旋从0变化到0.75。质量回落率曲线的形状与Guillochon和Ramirez-Ruiz(2013)的多面体结果不同。峰值时间尺度$t_{\rm peak}$随恒星年龄的增加而增加,而峰值回落率$\dot M_{\rm peak}$随年龄的增加而减少,并且这些影响随碰撞参量$β$的增加而减小。对于$10^6 M_\odot$ BH对1颗$M_\odot$星的$β=1$破坏,从ZAMS到TAMS,$t_{\rm peak}$从30天增加到54天,而$\dot M_{\rm peak}$从0.66降至0.14 $M_\odot$ /年。氮、氦和碳的成分异常可能发生在MS星分裂的峰值时间尺度之前,这与“冻结”模型的预测相反。更大质量的恒星可以在更早的时间显示出更强的异常,这意味着成分约束可能是确定被破坏恒星质量的关键。这些模拟预测的丰度异常提供了一个自然的解释,在潮汐中…
2019-08-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Tidal disruption of planetary bodies by white dwarfs I: A hybrid SPH-analytical approach
我们介绍了一种新的混合方法来执行高分辨率的潮汐中断模拟,在任意轨道。一个SPH代码是用来模拟潮汐中断仅在立即的空间域的恒星,即,在那里的潮汐力占主导地位的重力,然后在碎片化阶段,其中出现的潮汐流可能会崩溃下,其自身的重力,形成碎片。在每个流体动力学模拟之后,然后应用分析处理以在迭代过程中将每个碎片瞬间转移回潮汐球以进行随后的破坏。我们验证的混合模型进行比较,它的分析脉冲近似模型的单一潮汐中断,以及全尺寸的SPH模拟跨越整个磁盘的形成。混合模拟基本上是无法区分的全尺寸SPH模拟,而计算性能优于其同行的数量级。因此,我们的新的混合方法独特地使我们能够遵循长期的形成和连续的潮汐破坏的行星/星子碎片,没有以前的研究的分辨率和轨道配置的限制。此外,我们描述了各种未来的方向和应用,我们的混合模型,这是在原则上适用于任何恒星,而不仅仅是白矮星
2020-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Importance of magnetic fields in highly eccentric discs with applications to tidal disruption events
无论是潮汐破裂事件(TDEs)循环或吸积直接作为一个高度偏心的磁盘是目前的研究主题,似乎敏感地依赖于磁盘热力学。在以前的论文中,我们应用偏心盘的理论TDE光盘使用$α-$处方的光盘应力,这导致解决方案,表现出极端的,潜在的非物理的行为。在本文中,我们进一步探讨了动态的高度偏心光盘的垂直结构,使用替代应力模型,更好地激励的行为,在偏心盘的磁场。我们发现,相干磁场的存在下有一个稳定的动态效果,可以显着改变行为的高度偏心辐射为主的光盘。我们的结论是,磁场是重要的TDE光盘的演变。
2021-01-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulations of Magnetic Fields in Tidally-Disrupted Stars
我们进行了第一次恒星潮汐破裂的磁流体动力学模拟的超大质量黑洞。我们考虑恒星的纠缠和有序的磁场,为放牧和深刻的破坏性的遭遇。当恒星从分裂中幸存下来时,我们发现它的磁场放大了20倍,但没有证据表明它是一个自我维持的发电机,可以产生任意的磁场增长。对于没有幸存下来的恒星,并在潮汐碎片流产生的部分中断,我们发现,磁场的组成部分平行于拉伸方向沿碎片流只略有减少,随着时间的推移,最终导致在流的磁压力是均分与气体。我们的研究结果表明,大多数(如果不是全部的话)恒星潮汐破裂中返回的气体在返回黑洞时已经高度磁化。
2016-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
Tidal disruptions of rotating stars by a supermassive black hole
利用光滑粒子流体动力学(SPH)程序研究了星系核中超大质量黑洞对旋转恒星的潮汐扰动事件。我们比较了非旋转和旋转恒星的潮汐破裂碎片接近超大质量黑洞时的质量下降率。值得注意的是,与黑洞结合的碎片的质量分布作为比能量的函数,显示出旋转和非旋转恒星之间的明显差异,即使恒星旋转远离分裂极限。初始自旋平行于轨道角动量的恒星的碎片具有比非旋转恒星更低能量的质量分布。与非旋转的恒星相比,具有反平行旋转的恒星的碎片具有更大的能量。因此,反平行旋转恒星的碎片与黑洞的结合更松散,质量下降率在时间上更晚,而平行旋转恒星的碎片则紧密结合,更早地回落到黑洞。不同的质量下降率上升时间尺度可能会影响耀斑的早期阶段,由于潮汐扰动。在附录中,我们用一个近似考虑了黑洞强引力影响的均匀密度椭球模型来研究这种破裂。我们发现在强引力的情况下,由于碎片被困在黑洞更深的势阱中,质量下落速率更早地达到最大值。
2019-05-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Formation of Discs in the Interior of AGB Stars from the Tidal Disruption of Planets and Brown Dwarfs
相当一部分孤立的白矮星拥有超过兆高斯的磁场。观测表明,这些磁场起源于相互作用的双星系统,在那里伴星被摧毁,从而留下一个奇异的、高度磁化的白矮星。在主序星后的演化中,母星的径向膨胀可能会导致轨道伴星被吞没。在共同包层阶段,随着轨道间距迅速减小,低质量的伴星在接近巨星核心时会发生潮汐分裂。我们流体动力学模拟潮汐破坏的行星和褐矮星,以及随后的吸积盘的形成,在内部的一个渐近巨星分支星。这些动态形成的磁盘是相称的与以前的估计,这表明强磁场可能源于这些潮汐破坏事件。
2021-04-30 astro-ph.SR
Constraining the equation of state of nuclear matter with gravitational wave observations: Tidal deformability and tidal disruption
研究了如何从由两颗中子星或一颗中子星与一个黑洞组成的双星系统并合过程中发射的引力波信号中提取中子星状态方程的信息。我们使用后牛顿模板,其中包括潮汐变形参数,当潮汐中断发生合并前,频率截止。假设这个信号被先进的LIGO/Virgo或ET检测到,我们使用基于Fisher矩阵方法的不同数据分析策略以及最近获得的相关量的分析拟合来评估这些参数的不确定性。我们发现,潮汐形变比恒星的紧凑性更有效地区分不同的可能的状态方程。
2013-11-19 astro-ph.SR gr-qc
Tidal disruption of planetary bodies by white dwarfs II: Debris disc structure and ejected interstellar asteroids
我们利用一种新的混合方法来模拟长期的,多轨道盘的形成,通过潮汐破坏的岩石体的白矮星,在高分辨率和现实的半长轴。我们进行了最大的模拟矮行星和类地行星,跨越四个数量级的质量,各种近心点距离和半长轴之间的3 AU和150 AU。这种大的相空间的潮汐中断的条件下,还没有访问通过使用以前的代码。我们分析的统计和结构特性的新兴碎片盘,以及喷射的未绑定碎片有助于人口的星际小行星。与以往的潮汐破裂的小行星,形成环状结构的原始轨道上的研究,我们发现,较大的机构的潮汐破裂通常形成分散的结构交错的椭圆形偏心环上较紧的轨道。我们的特点(通常是幂律)的大小分布的喷射星际机构,以及它们的组成,旋转速度和喷射速度。我们发现它们对潮汐扰动的深度(碰撞参量)很敏感。最后,我们简要地讨论了我们的结果在解释塔比星的特殊变化,ZTF J0139+5245的凌日事件的起源和SDSS J1228+1040周围的行星核的形成的可能影响。
2020-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
Interstellar Meteors from Tidal Disruption of Rocky Planets on Eccentric Orbits Around M Dwarfs
研究M型矮星周围岩石行星因潮汐瓦解产生星际流星的机制,模拟显示瓦解抛射物可解释候选星际流星体IM1的速度和成分,并估算需瓦解约10倍地球质量岩石行星才能重现其观测率。
2024-02-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Modeling Tidal Disruptions with Dynamical Tides
本文提出一个基于线性扰动理论和自由粒子近似的两阶段快速模型,用于计算潮汐瓦解事件的能量分布和回落率,并通过校准参数匹配流体动力学模拟,应用于MESA恒星剖面。
2025-10-08 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Tidal disruption versus planetesimal collisions as possible origins for the dispersing dust cloud around Fomalhaut
最近的分析表明,2004-2014年在北落师门周围观测到的微弱光学点源(北落师门b)正在逐渐衰减和扩大,支持了它可能是由微行星突然分裂造成的分散尘埃云的情况。这些类型的破坏可能是由微行星的灾难性碰撞引起的,微行星被附近的巨行星从它们在北落师门尘埃环中的原始轨道扰动。然而,当微行星经过最初扰动它们的行星的潮汐扰动场时,也会发生扰动,类似于在太阳系中观察到的舒梅克-列维事件。考虑到引力聚焦的巨行星有比微行星大得多的相互作用截面,潮汐扰动事件在参数空间的现实区域中可以匹配或超过微行星碰撞事件。有趣的是,北落师门尘埃云提供了一个直接区分这些场景的机会。一个潮汐破坏的情况下,导致一个非常具体的预测星历表的行星造成的事件。这颗行星最可能的质量为66 Mearth,半长轴为117 AU,系统年龄为400-500 Myr,可以用詹姆斯·韦伯太空望远镜轻易探测到。因此,这颗行星在预测的特定位置上的存在与否,是一个独特的指标,可以表明分散的云是来自两个星子的碰撞,还是来自一个巨大行星潮汐场中的星子的分裂。
2020-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
Neutron star tidal disruption in mixed binaries: the imprint of the equation of state
研究了黑洞-中子星并合双星中中子星的潮汐破裂。我们计算的临界轨道分离时,恒星被黑洞的潮汐场的状态方程描述的物质内部的中子星,并为一个大的二元参数。当破坏发生在恒星到达最内侧稳定圆轨道之前时,由系统发射的引力波(GW)信号预计将表现出截止频率nu_GWtide,这是波形的一个显著特征。我们评估nu_GWtide,并表明,如果这个频率将被发现在一个检测到的引力波,它将允许确定中子星半径的误差为百分之几,提供有价值的信息在恒星核心的物质的行为。
2010-03-16 astro-ph.SR gr-qc
Tidal Disruption of Planetesimals from an Eccentric Debris Disk Following a White Dwarf Natal Kick
本研究通过N体模拟表明,白矮星诞生踢可塑造偏心、近心点对齐的碎屑盘,并持续驱动星子进入潮汐瓦解轨道,从而解释白矮星金属污染。
2024-04-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Second-generation planet formation after tidal disruption from common envelope evolution
提出 WD 行星可由共包层演化中潮汐瓦解的伴星物质经吸积盘引力不稳定性形成,为 WD 1856+534 b 提供了原位形成机制,揭示了围绕 WD 产生第二代行星的新通道。
2025-01-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Formation of planetary debris discs around white dwarfs I: Tidal disruption of an extremely eccentric asteroid
25%-50%的白矮星(WD)拥有可观测的和动态活跃的残余行星系,这是基于近距离的星周尘埃和气体以及光球金属污染的存在。目前被接受的理论解释包括小行星在au尺度的距离上幸存于恒星的巨大分支演化,随后在恒星质量损失后被扰动到WD掠食轨道上。在这项工作中,我们调查这些高偏心(e > 0.98)小行星的潮汐破坏,因为他们的方法和潮汐周围的WD中断。我们解析计算的破坏时间尺度和比较的结果与完全自洽数值模拟的碎石桩使用N体程序PKDGRAV。我们发现,这个时间尺度是高度依赖于轨道的近心点,并在很大程度上独立于其半长轴。我们确定,球形小行星很容易打破,并形成高度偏心碰撞环,不吸积到WD没有额外的力量,如辐射或升华。这一发现突出了这种力量在WD行星系物理学中的至关重要性。
2014-09-08 astro-ph.EP astro-ph.SR