Density Wakes due to Dynamical Friction in Cored Potentials
动态摩擦力通常由广泛使用的Ehrasekhar公式以合理的精度建模。然而，在某些情况下，Eschrasekhar的局部和一致近似可能会严重崩溃。天体物理学上的一个重要例子是在N体模拟中看到的“核心失速”现象，即大质量扰动螺旋进入恒星系统恒定密度核心的近谐波势（也可能在对具有球状星团的矮星系的直接观测中看到）。在本文中，我们使用线性化的无碰撞玻尔兹曼方程来计算一个有核星系对大质量扰动的整体响应。我们评估的密度变形，或尾流，由于扰动和研究其几何结构，以更好地了解核心失速现象。本文还从Lynden-Bell-Kalnajs（LBK）公式计算了作用在扰动体上的动态摩擦力矩。与过去的工作一致，我们发现，由共转共振所产生的动力学摩擦力大大减弱，相对于Krasrasekhar公式，在一个恒定密度的核心。然而，与过去的工作相比，我们发现，人口以前被忽视的高阶和非共转共振维持最低水平的摩擦扭矩在约10%的扭矩从Krasrasekhar公式。这表明，完整的核心失速可能需要超出LBK方法的现象，我们讨论了几种可能的解释。此外，研究核心失速的多个扰动，我们调查近似长期动力学相互作用（类似于Lidov-Kozai动力学）之间的两个扰动绕核心恒星系统，并推导出一个标准的不稳定性，由于他们的密切接触。
2021-12-20 astro-ph.GA
Orbital evolution of eccentric perturbers under dynamical friction: crossing the sound barrier
本研究将均匀气体介质中圆轨道动力学摩擦的解析解推广至偏心开普勒轨道，推导了高偏心率下的稳态DF力近似并经三维模拟验证，揭示了偏心扰动体穿越声障时的轨道演化规律。
2023-10-08 astro-ph.GA
Back to the present: A general treatment for the tidal field from the wake of dynamical friction
提出一种通过动力摩擦尾流潮汐场推断宿主性质的新方法，通过回溯恒星轨道计算潮汐场，经N体模拟验证，并分析了噪声特性，可应用于麦哲伦云等星系。
2023-11-15 astro-ph.GA
Dynamical Friction in Superfluids
我们计算了一个小扰动运动通过无粘流体的动力学摩擦，即，超流体至关重要的是，我们占的声波，让人想起的金斯不稳定性的流体，这导致非零的动态摩擦，即使在亚音速的超光速引力质量。此外，我们说明，标准的领先阶有效理论的导数展开一般是不足以分析超音速过程。我们从两个方面来说明这一点：（i）用流体处理，我们求解耦合到牛顿引力的线性化流体动力学方程;（ii）用准粒子描述，我们研究由于声子辐射引起的运动微扰的能量耗散。通常情况下，亚音速扰动运动通过超流体是运动学上禁止失去能量，然而，金斯不稳定性修改了流体的色散关系，这可能导致一个小的，但不为零的动态摩擦力。我们还分析了由外场散射的亚音速微扰子产生的软声子韧致辐射。
2019-05-22 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Nonlinear Dynamical Friction in a Gaseous Medium
利用高分辨率的二维流体动力学模拟方法，研究了气体对质量极大的微扰子M_p以速度V_p通过绝热声速a_0的均匀气体介质时的非线性引力响应及其产生的拖曳力。我们将微扰器模拟为具有软化半径rs的Plummer势，并通过对微扰器运动线施加柱对称性，运行了不同的A=GM_p/（a_0^2 rs）和M=V_p/a_0模型。对于超音速情况，大质量扰动很快发展出非线性流，产生分离的弓形激波和涡环，这与马赫锥被低幅马赫波限制的线性情况不同。激波后面的流动最初是非定常的，表现出涡环和激波的准周期性的超稳定振荡。涡环最终向下游脱落，并且流动朝向准稳态发展，其中扰动器附近的密度尾流处于接近流体静力平衡。我们发现，分离激波距离$δ$和非线性阻力F仅依赖于η=A/（M^2-1），使得δ/r_s=η，当η>2时，F/ F_{lin} =（η/2）^{-0.45}，其中F_{lin}是Ostriker（1999）的线性阻力。与F_{lin}相比，F的减小是由非线性密度尾流中的前后对称性引起的。在亚音速情况下，没有激波的流动不容易达到稳定状态。然而，在扰动器附近的亚音速密度尾流接近于流体静力，导致与线性情况类似的阻力。我们的结果表明，一个非常大质量的物体，如在星系中心附近的黑洞合并的动态摩擦将需要相当长的时间比线性预测。
2009-08-10 astro-ph.GA
Dynamical friction in stratified stellar envelopes
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg（海德堡大学天文中心）；Heidelberger Institut für Theoretische Studien（海德堡理论研究所）
研究分层恒星包层中动力学摩擦，阐述弱点扰动物体线性正压声响应公式，应用于多种情况，发现分层影响摩擦，双扰动物体系统中伴星尾流有作用，该公式为相关模型提供工具。
2026-09-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A Self-Consistent, Time-Dependent Treatment of Dynamical Friction: New Insights regarding Core Stalling and Dynamical Buoyancy
动力学摩擦通常被认为是一个长期的过程，其中主体（“扰动者”）发展得非常缓慢（长期近似），并且已经在很长一段时间内被引入主体（绝热近似）。这些假设意味着动力学摩擦产生的LBK扭矩的非零贡献，只有从纯共振轨道。然而，动力学摩擦只有在其时间尺度小于宇宙年龄时才具有天体物理学意义。因此，在本文中，我们放松绝热和长期的近似。我们首先推导出一个广义的LBK扭矩，这减少了在绝热极限的LBK扭矩，并表明，它会引起瞬态振荡，由于非共振轨道，慢慢衰减，让位于LBK扭矩。这类似于受迫阻尼振荡器在稳定到稳态之前如何经历瞬态，除了这里的阻尼是由于相位混合而不是耗散。接下来，我们提出了一个自洽的治疗，适当占时间依赖性的扰动势和循环频率（记忆效应），我们用它来检查在核心星系的轨道衰变。我们发现，记忆效应的结果，在一个阶段的加速，超brasekhar摩擦前的扰动失速在一个临界半径，$R_{\mathrm{crit}}$，在核心（核心失速）。在$R_{\mathrm{crit}}$内部，扭矩翻转符号，产生动态浮力，动态浮力抵消摩擦并导致扰动器失速。这种现象与$N$ -体模拟一致，但迄今为止还没有得到适当的解释。
2021-03-08 astro-ph.GA
Dynamical friction-driven orbital circularisation in rotating discs: a semi-analytical description
我们提出并验证了一种新的半解析方法来研究动态摩擦对旋转恒星盘中大质量扰动轨道的影响。我们发现，动力学摩擦有效地circularises轨道的同向旋转的摄动，而它不断增加的偏心率的反旋转的，直到他们的角动量逆转，然后再次促进circularisation。这种“向圆共转的阻力”可以塑造盘星系中运动学解耦核心的方向分布，自然导致观察到的更大比例的共转核心。
2020-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Resonant Dynamical Friction Around a Super-Massive Black Hole: Analytical Description
该研究推导了超大质量黑洞周围恒星盘与大质量扰动物相互作用的共振动力学摩擦解析模型，揭示其源于轨道平均运动方程的奇异行为导致快速对齐，且模型预测与数值模拟一致。
2023-08-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dynamical friction on hot bodies in opaque, gaseous media
本文研究了作用在质量为$M$的点微扰子上的引力，该微扰子在不透明的均匀气体介质中以恒定速度$V$运动.微扰器以亮度$L$照射周围的气体。所释放的热量的扩散用均匀的热扩散率$χ$建模。使用线性微扰理论，我们表明，由扰动气体上的扰动器施加的力不同于没有辐射（或标准的动力学摩擦）的力。热的低密度气体尾随质量，这产生了一个新的力分量，即加热力，方向为$+V$，因此与标准的动力学摩擦相反。在低马赫数极限下，加热力的表达式为$F_\mathrm{heat}=γ(γ-1)GML/(2χc_s^2)$，其中$c_s$为声速，$γ$为比热比。在大马赫数的极限情况下，$F_\mathrm{heat}=(γ-1)GML/(χV^2)f(r_\mathrm{min}V/4χ)$，其中$f$是一个当$r_\mathrm{min}$趋向于零时在热力学上发散的函数。值得注意的是，在低马赫数极限下，力与速度无关。当平衡速度存在时，平衡速度由标准动态摩擦力和加热力的抵消来确定。在低马赫数限制下，它与扰动物的光度质量比成比例。使用上述结果表明，火星到地球大小的行星胚胎在气态原行星盘中被吸积加热，应该有偏心率和倾角，相当于盘的长宽比的相当大的一部分，因为条件被认为在几个天文单位内占主导地位。
2016-11-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
The role of bars on the dynamical-friction driven inspiral of massive perturbers
在本文中，我们系统地探讨了银河棒对类银河系中大质量天体（MO）内旋时间尺度的影响。我们通过半解析的方法，占动力学摩擦广义旋转支持的背景下，在一个多分量星系模型中的MO的轨道整合。我们比较MO演化的星系具有银河系般的旋转酒吧内的演化类似的轴对称星系没有酒吧。与以前的研究一致，我们发现，酒吧的存在可能会显着影响inspiral，有时使它缩短了几个因素，有时阻碍它的哈勃时间。不稳定的行为主要是由相对相位的MO遇到更强的酒吧引起的共振的影响。特别是，酒吧的效果是更突出的最初在平面内，EQUIDDE MO，特别是那些交叉酒吧共同旋转半径或外部Lindblad共振。在棒星系中，我们发现最大质量的MO（>~10^7.5 Msun）从大的分离距离（>~8 kpc）接近星系时的下沉受到了最有效的阻碍。因此，即使在理想化的光滑星系模型中，忽略与非对称质量分布相关的全球扭矩的影响也是不可取的;我们进一步注意到，螺旋模式不太可能影响内旋，由于其瞬态和波动的性质。我们推测，在小星系合并中涉及的大质量黑洞的下沉效率可能会在棒星系中受到阻碍，使它们不太可能拥有低频探测器可以获得的引力波信号。
2022-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamical friction in slab geometries and accretion disks
行星、恒星甚至星系的演化在很大程度上是由引力源的动力学摩擦驱动的。现在有一个很好的理解所产生的摩擦扩展介质，无论是无碰撞的流体。然而，吸积或原行星盘的物理学，例如，被描述为板状几何，而不是在一个空间方向紧凑。在这里，我们发现，第一次，引力尾流由于一个大规模的扰动移动通过板状介质，描述例如吸积盘急剧过渡。我们表明，在这样的环境中的动态摩擦可以大大减少相对于空间扩展的配置文件。最后，我们提供了简单而准确的表达式的引力拖曳力的扰动感到，在亚音速和超音速制度。
2019-05-15 astro-ph.GA gr-qc
Corrective effect of many-body interactions in dynamical friction
动力学摩擦是天体物理中一个基本而重要的现象。Escherasekhar公式是一个众所周知的分析估计的效果。然而，目前的天体物理学家已经意识到，在某些情况下，由于公式中的几个近似和/或真实宇宙中复杂的非线性，该公式是不正确的。例如，已经表明，尽管在恒定密度下，Mr. rasekhar公式预测了阻力，但在核心密度分布（中心区域的恒定密度）中动态摩擦不起作用。在本文的前半部分，我讨论了多体相互作用在实际的动力学摩擦中也是重要的，虽然推导的Eschrasekhar公式是基于两体相互作用的假设，通过N体模拟。在模拟中，多体相互作用是由极少数场粒子与微扰器共同旋转引起的。然而，来自多体相互作用的贡献占实际动力学摩擦的不可忽略的部分。在后半部分，我讨论了为什么核心配置文件抑制动力学摩擦。一种可能的解释是，多体相互作用的校正效应驱动了微扰器的轨道运动。即使在浅尖点密度剖面中，通过这种校正效应停止动力学摩擦也是可行的，尽管浅尖点可能演变成恒定密度。
2011-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Acoustic wake in an isothermal profile: dynamical friction and gravitational wave emission
研究等温球中圆周运动扰动体的声学尾流与动力学摩擦，发现亚声速时扭矩被抑制，超声速时与均匀介质一致，并在特定马赫数下共振增强引力波辐射，信号在亚纳赫兹频率可与真空辐射相当。
2024-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gaseous Dynamical Friction on Elliptical Keplerian Orbits
该研究计算椭圆开普勒轨道上大质量扰动体受的气体动力学摩擦力，分析单扰动体与等质量双星的轨道演化规律，揭示不同声速条件下偏心率变化特征及长期演化趋势，并公开相关数据。
2024-01-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamical Friction, Buoyancy and Core-Stalling -- I. A Non-perturbative Orbit-based Analysis
我们使用非微扰的，基于轨道的方法研究动力学摩擦的起源。与标准微扰方法不同，在标准微扰方法中，动力学摩擦来自于纯共振引起的LBK扭矩，这种替代的互补观点很好地说明了大质量微扰如何显着改变近共振轨道上场粒子的能量和角动量，摩擦来自于获得能量的粒子和失去能量的粒子之间的不平衡。我们把球主系统中的动力学摩擦作为一个限制性的三体问题。这种治疗是适用于"慢"制度，其中的扰动下沉缓慢和标准的微扰框架失败，由于发病的非线性。因此，它特别适合于研究核心失速的起源：在中心等密度核心中动力学摩擦的停止。我们确定了三个不同的家庭的近共转共振轨道占主导地位的动态摩擦的贡献。它们的相对贡献由拉格朗日点（同向旋转坐标系中的固定点）决定。特别是，我们称之为吃豆人轨道，因为它们出现在同向旋转框架中的三个家庭之一，是唯一的核心密度分布。当扰动到达中心核时，拉格朗日点的分叉会极大地改变轨道组成，吃豆人轨道成为主导。此外，由于核心内部分布函数的梯度相对较小，来自这些吃豆人轨道的净扭矩变为正（增强），从而实现动态浮力。我们认为，核心失速发生这种浮力是由摩擦力平衡。
2021-12-13 astro-ph.EP astro-ph.GA nlin.CD
Gaseous Dynamical Friction on Hyperbolic Scatterings
本研究通过线性扰动理论分析均匀气体中双曲相遇的动力学摩擦，揭示六类轨道，发现气体耗散能量并促进超音速捕获，且力并非严格摩擦性。
2025-05-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gaseous Dynamical Friction in Presence of Black Hole Radiative Feedback
动力学摩擦被认为是星系合并后大质量黑洞轨道演化的主要机制，也是引力束缚黑洞双星形成的重要途径。我们使用2D辐射流体动力学模拟研究的效率，在存在辐射反馈的MBH移动通过均匀密度气体的动力学摩擦。我们发现，从MBH的吸积流的最里面的部分出现的电离辐射强烈影响的动态摩擦唤醒，并使动态摩擦效率低下的物理场景的范围。在这种情况下，MBH往往会经历正的净加速度，这意味着它们会加速，这与在没有辐射反馈的情况下气体动力学摩擦的预期相反。然而，这种加速度的幅度小得可以忽略，并且在相关的物理时间尺度上不应显著改变MBH的速度。我们的研究结果表明，抑制动力学摩擦是更严重的MBH频谱的低质量端，与低质量的物体在一般情况下，气体阻力的效率低下，意味着$< 10^7$太阳质量MBH有较少的手段到达合并星系的中心。这些研究结果提供了一个子分辨率模型的动态摩擦MBH辐射反馈的存在下，可以很容易地实现在大规模的模拟制定。
2020-03-23 astro-ph.GA
Dynamical evolution of massive perturbers in realistic multi-component galaxy models I: implementation and validation
Galerkin是由几个组成部分组成的自引力结构，包括球形，轴向和三轴对称。虽然真实系统的特征是异质组件，其属性是紧密相连的，半分析方法往往利用泊松方程的线性来表示多组分星系的潜力和质量分布作为单个组件的总和。在这项工作中，我们扩展了Bonetti等人（2020）开发的半分析框架，包括指数盘引力势的详细实现（用${\rm sech}^2$和指数垂直剖面建模）和具有旋转盘结构的复合星系模型中大质量扰动所经历的动力学摩擦的准确处方。这样的改进使我们能够在银盘平面内或外演化出任意的轨道。我们验证了我们的数值模型对公共半解析代码以及完整的N体模拟所获得的结果，发现我们的模型是在很好的协议的代码相比。能够再现负责大质量扰动轨道的演变及其计算效率的相关物理过程，使我们的框架非常适合大参数空间探索研究。
2021-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Growth of Supermassive Black Hole Seeds in ETG Star-Forming Progenitors: Multiple Merging of Stellar Compact Remnants via Gaseous Dynamical Friction and Gravitational Wave Emission
提出了$z\gtrsim 1$上局域早型星系（ETGs）恒星形成祖星中超大质量黑洞（BH）种子生长的新机制。这设想的迁移和合并的恒星紧凑的残余物（中子星和恒星质量的黑洞）通过气体动力学摩擦向中央的高密度区域的星系。我们表明，在合理的假设和初始条件下，该过程可以建立中央BH质量的顺序$10^4-10^6\, M_\odot$在一些$10^7$年，因此有效地提供重种子之前，标准盘（类爱丁顿）吸积接管，成为进一步BH增长的主导过程。值得注意的是，当宇宙$\lesssim 0.8$ Gyr的年龄构成了一个苛刻的限制时，这种机制可能为$z\gtrsim 7$类星体宿主中数十亿太阳质量BH的积累提供一种解释，而不是超爱丁顿吸积速率;此外，本发明还在红移$z\sim 2-6$的更常见的ETG祖细胞中，即使在短时间内的中等爱丁顿比$\lesssim 0.3$下，恒星形成持续时间$\lesssim$ Gyr。最后，我们探讨了未来的地面和空间探测器，如爱因斯坦望远镜（ET）和激光干涉仪空间天线（LISA）通过引力波发射检测迁移的恒星残骸和积累的中央超大质量BH之间的合并事件的前景。
2020-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamical friction for supersonic motion in a homogeneous gaseous medium
引力物体在气体介质中的超音速运动是理论天体物理学中的一个经典问题。它的应用涵盖了从行星到星系的广泛的物体和尺度。特别是物体后形成的尾流所引起的动力摩擦，对系统的动力学起着重要的作用。为了计算动态摩擦，通常使用基于线性理论的标准公式。我们的目标是检查这些公式的普遍有效性，并提供合适的表达式的动力摩擦作用在运动物体上，基于问题的基本物理参数。我们执行序列的高分辨率数值研究的刚体超音速通过均匀介质，并计算总阻力作用在物体上，这是重力和水力阻力的总和。我们研究的情况下，没有重力与纯粹的流体动力学阻力，以及引力物体。从模拟的最终平衡态，我们计算引力物体的动力学摩擦的直接数值积分的引力作用在嵌入的对象。数值实验证实了已知的标度律的动力学摩擦的基本物理参数的依赖性，在早期的半解析研究。作为一个新的重要结果，我们发现激波的离地距离是动力学摩擦的最小空间相互作用尺度。在这个半径以下，气体进入流体静力学状态，这对运动的物体没有净引力。最后，我们推导出一个解析估计的间距，可用于计算动态摩擦力。
2016-01-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Gaseous dynamical friction under radiative feedback: do intermediate-mass black holes speed up or down?
中等质量黑洞（IMBHs）通过动力学摩擦向银河系中心迁移的结果可能有助于超大质量黑洞的形成。在这里，我们重新调查的气体动力学摩擦，这是声称是低效的辐射反馈从BH在文献中，通过执行3D辐射流体动力学模拟，解决在BH附近的流动结构。本文考虑一个以速度$V_{\rm flow}$运动的$10^4~M_\odot$ BH在金属度$Z$在$0-0.1~Z_\odot$和密度$n_{\infty}$范围内的均匀介质中的运动。我们证明，如果$n_{\infty} \lesssim 10^{6}~{\rm cm^{-3}}$和$V_{\rm flow} \lesssim 60~{\rm km~s^{-1}}$，BH是加速前进，因为从一个致密的壳层周围的电离泡前面的重力拉，无论$Z$的值。然而，如果是$n_{\infty} \gtrsim 10^{6}~{\rm cm^{-3}}$，我们的模拟显示了相反的结果。电离气泡和相关的壳层暂时出现，但立即向下游流动的显着冲压压力。它们最终汇聚成一个巨大的下游尾流，在重力作用下将BH向后拖曳。黑洞减速的时间尺度为$\sim 0.01$ ~Myr，比星系盘的动力学时间尺度短得多。我们的研究结果表明，IMBH遇到稠密的云迅速迁移到银河系中心，在那里他们可能与他人合并。
2020-02-19 astro-ph.GA
Orbital evolution of highly eccentric bodies embedded in a ringed accretion disc
Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Astronomía（墨西哥国立自治大学天文学研究所）
研究高偏心体在环状吸积盘中的轨道演化，发现顺行体在穿过环后逐渐圆化并积累形成迁移陷阱，而逆行体则持续向内迁移，反馈机制可能影响扰动体的受力。
2026-04-22 astro-ph.EP astro-ph.GA
Dynamical friction of a massive black hole in a turbulent gaseous medium
通过数值模拟研究湍流气体介质中大质量黑洞的动力学摩擦，发现轨道衰减需以至少5个分辨率元素解析Bondi-Hoyle-Lyttleton半径，且摩擦效率随马赫数和涡尺度变化。
2023-09-15 astro-ph.GA
Revisiting dynamical friction: the role of global modes and local wakes
在一个较大的系统中，微扰的轨道衰变在许多天体物理系统的动力学中起着关键作用--从星系中的核星团或球状星团，到星系核中的大质量黑洞，再到更大质量星系的暗物质晕中的矮星系卫星。几十年来，已经有各种尝试，以确定潜在的物理和时间尺度的阻力机制，从本地动态摩擦的方法来描述的基础上的背景系统中诱导的全球模式的反作用。我们提出了超高分辨率的$N$体模拟的大规模卫星绕银河系般的星系（与$> 10^8$粒子），似乎捕捉本地的“唤醒”和全球的“模式”在主晕诱导。我们直接从局部和全局扰动的联合作用中解决轨道衰减的机制，并具体分析了大部分扭矩的来源。
2021-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Michel Henon's first research article: An improved calculation of the perturbation of stellar velocities
15年后的动力学摩擦的发现，米歇尔Henon试图解决长期存在的问题所遭受的摩擦发散的扰动和造成的最遥远的星团恒星。他的解决方案奠定了基础，目前的理解动力学摩擦作为一个非本地的瞬态力。
2014-11-17 astro-ph.GA
Not all cores are equal: Phase-space origins of dynamical friction, stalling and buoyancy
Yale University（耶鲁大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Nanjing University（南京大学）；The Hebrew University（希伯来大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
该研究利用高分辨率N体模拟和动力学理论解析见解，揭示了核停滞、动力学浮力的相空间起源，建立了联系星系相空间结构与嵌入大质量天体命运的统一框架，对相关天体物理过程有重要意义。
2026-09-07 astro-ph.GA
Studying Binary Formation under Dynamical Friction Using Hill's Problem
本研究基于带不同形式动力学摩擦的希尔问题，通过模拟揭示弱摩擦下双星形成率与摩擦系数线性相关，结果可推广至多尺度双星形成场景。
2024-04-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Negative Dynamical Friction on compact objects moving through dense gas
一个过密的尾流是由一个受引力的物体在气体介质中移动而产生的，这个尾流会拉回物体并使其减速。这是气体介质中的常规动力学摩擦。我们认为，如果该对象驱动一个足够强大的外流，尾流被破坏，而不是一个扩展的低密度区域的对象后面创建。在这种情况下，总的重力作用在物体运动的方向上，产生负动力摩擦（NDF）。稠密气体中的黑洞驱动着强大的外流，并可能经历NDF，尽管可能需要大量的数值工作来证明或反驳这一结论。NDF可能是重要的恒星质量的黑洞和中子星内的“共同信封”的二元系统，恒星质量的黑洞内AGN盘，或大规模的黑洞增长通过超爱丁顿吸积在早期宇宙。
2019-06-04 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Binaries traveling through a gaseous medium: Dynamical drag forces and internal torques
利用含时线性理论，研究了在均匀气体背景下，质心以速度Vcm运动的双星引力尾流的形态。为了简单起见，我们假设双星的组成部分都是围绕它们共同的质心的圆形轨道。动力学摩擦的后果是双重的。首先，气体动力学摩擦可能拖曳双星的质心，导致双星迁移。第二，阻力也会引起制动力矩，这会导致双星的轨道收缩。我们计算的阻力作用在一个组成部分的二元由于重力相互作用与自己的尾流。我们发现，由于引力聚焦的损失，导致双星系统质心减速的动力学摩擦力比质点系统中的小。我们表明，制动内扭矩取决于每个二元组件的质心的马赫数，也对质心的二元的马赫数。一般来说，内扭矩随着双星相对于周围气体云的速度的增加而减小。然而，情况并非总是如此。我们还提到我们的结果的相关性的二进制的周期分布。
2014-09-25 astro-ph.GA
Angular-momentum pairs in spherical systems: applications to the Galactic centre
Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics（鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）；Fesenkov Astrophysical Institute（费森科夫天体物理研究所）；New College（新学院）；St. Hugh’s College（圣休斯学院）
研究球形系统中角动量对的稳定性及其在银河系中心等天体物理情境中的应用。
2026-01-15 astro-ph.GA astro-ph.IM
Supermassive black holes coalescence mediated by massive perturbers: implications for gravitational waves emission and nuclear cluster formation
很大一部分的星系核被认为是超大质量黑洞双星（BHB）的宿主，它们可能是在星系组装和合并的早期阶段形成的。在本文中，我们使用了一个大的国家的最先进的数值模型来调查之间的相互作用的BHB和一个大质量的星团（GC）驱动的银河系中心的动力学摩擦。改变BHB的质量和质量比和GC轨道，我们表明，GC和BHB之间施加的相互反馈形状的整体性能。我们发现，在GC-BHB质量比高于0.1，GC显着影响BHB轨道演化，可能会促进其合并。如果GC在逆行轨道上移动，并且对于不相等质量的BHB，这种效应最大化。我们发现，GC碎片分散在星系核周围，可以导致形成一个核簇，这取决于BHB潮汐场，并从GC中断产生的紧凑的残余物的分布可以携带有关BHB轨道特性的信息。我们发现，红巨星交付的螺旋GC可以被打乱的速度为$\simeq (0.7-7)\times 10^{-7}$年$^{-1}$的BHB质量$\sim 10^7{\rm M}_\odot$，而几十到几百颗恒星可能被观察到的星系晕中的高速恒星，速度高达$\sim 2000$ km s $^{-1}$，这取决于BHB的轨道特性。
2018-12-17 astro-ph.GA
Dynamical History Of The Local Group In $Λ$CDM $\rm{II}$ $-$ Including External Perturbers In 3D
我们试图在标准宇宙学范式$Λ$ CDM的背景下，使用它和它的直接环境的三维动力学模型来拟合观测到的${\,{\sim}\,}30$本星系群（LG）的径向速度（RV）。这扩展并证实了我们以前对LG轴对称研究的基本结果（MNRAS，459，2237）。我们发现，观察到的RV仍然有超过我们的最佳拟合模型预测的趋势。典型的不匹配略高于我们的2D模型，均方根值为${\,{\sim}\,}50$ km/s。我们的主要发现是，包括三维分布的大规模扰动暗物质晕是不太可能有很大的帮助与高速星系的问题。尽管如此，2D和3D的结果在其他几个方面有所不同，例如哪些星系的RV是最有问题的，以及两个模型共同的参数的首选值。如果银河系（MW）和仙女座（M31）曾经比我们的模型移动得快得多，那么几个LG矮星的高RV可能会得到更好的解释。这将使LG矮星通过与一个巨大的快速移动星系的引力弹弓相遇获得非常高的RV。这种情况在一些修正的引力理论中是可能的，特别是那些需要MW和M31之前经历过近距离飞越的理论。然而，在$Λ$ CDM背景下，这种情况是不可行的，因为由此产生的动态摩擦会导致快速合并。
2017-02-02 astro-ph.GA
Giant molecular clouds in M 33: are they susceptible to dynamical friction?
M33中的大部分巨分子云（GMC）都与螺旋状的气体臂（细丝）相连，但内部2 kpc区域除外，在那里臂与GMC之间的联系消失了（参见Tosaki et al. 2011）。我们检查它是否可能是由于动力摩擦使云减速而引起的。利用该星系的半解析模型，计算了盘平面内不同初始星系心距离处不同质量巨星系团的动力学。我们证明，动力学摩擦可能会真正改变GMC的轨道在中央2 kpc大小的区域。然而，在这种情况下，GMC的典型寿命应该接近或大于$10^8$ ~yr，这比通常接受的值大。
2015-07-06 astro-ph.GA
Stellar dynamics in the periodic cube
我们使用周期立方体内的动力学摩擦的问题来说明微扰理论在恒星动力学中的应用，测试其预测对$N$体模拟测量。我们的发展是基于显式的时间依赖性的Volterra积分方程的立方体的线性响应，这避免了复杂的频率分析的基础上遇到的微妙之处。我们得到了一个表达式的自洽响应的立方体稳定搅拌的外部扰动。由此我们展示了如何获得熟悉的Drachasekhar动力学摩擦公式和构造一个初等推导的Lenard-Balescu方程的长期准线性演化的孤立立方体组成的$N$等质量的恒星。我们提出了一个替代的表达（实频率）的立方体的van Kampen模式，并明确显示如何分解成这样的模式叠加的立方体的任何线性扰动。
2021-09-16 astro-ph.GA
Dynamical friction and feedback on galactic bars in the general fast-slow regime
本文研究星系棒在任意自旋减慢速度下的动力学摩擦，无缝连接快慢极限，通过求解无碰撞玻尔兹曼方程推导出包含捕获与非捕获轨道的动力学反馈完整公式，发现其可占银河系棒总力矩的30%。
2023-08-02 astro-ph.GA
Gas Dynamical Friction on Accreting Objects
本研究通过三维嵌套网格模拟，探究气体吸积对天体所受气体动力学摩擦的影响，发现吸积导致的密度分布改变在亚声速和轻微超声速下显著影响摩擦力，并提供了拟合公式。
2024-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Hydrodynamics of galaxy mergers with supermassive black holes: is there a last parsec problem ?
我们研究形成的一个超大质量黑洞（SMBH）的二进制和收缩的两个孔的分离，以次pc尺度开始从一个现实的主要合并之间的两个富含气体的螺旋星系与质量相当于我们的银河系。的模拟，进行自适应网格细化（AMR）代码RAMSES，能够解决小至0.1 pc的分离。两个星系的碰撞产生了一个重力湍流旋转的核盘，其质量（10^9 Msun）和大小（60 pc）与之前使用类似设置（Mayer等人，2007）但仅限于几个秒差距的粒子分裂的SPH模拟非常一致。AMR的结果证实了两个黑洞由于动力学摩擦而迅速下沉到气体背景上，在不到10^7年的时间里达到1 pc的分离。我们表明，我们的模型很好地解决了动态摩擦尾流，我们发现与分析预测的阻力作为马赫数的函数很好的协议。低于1 pc时，黑洞配对会显著减慢，因为下沉的SMBH之间的相对速度变得非常亚音速，并且它们轨道内包含的质量低于双星本身的质量，使动力学摩擦失效。在这最后阶段，黑洞还没有打开一个间隙，因为气体背景在中心是高压的。非轴对称气体扭矩不会出现重新开始下沉，在没有有效的动力学摩擦，在与以前的计算使用理想化的平衡核盘模型的差异。（节略）
2012-12-24 astro-ph.GA
Gravitational drag on a point mass in hypersonic motion through a gaseous medium
我们探索了一个弹道轨道模型来推断吸积质点M（如黑洞）以高超音速v_{0}运动通过密度为ρ {0}的气体环境时所受到的引力拖曳力。流线混入流过物体的气流中，并将动量传递给物体。作用在物体上的总阻力，包括那些具有小碰撞参量、显著弯曲并穿过激波的流线的非线性贡献，可以通过施加动量守恒来计算。在这种完全解析的方法中，消除了在计算动态摩擦效应时较低截止距离$r_{\rm min}$的定义中的模糊性。原来是$r_{\rm min}=\sqrt{e}GM/2v_{0}^{2}$。使用不同尺寸的控制球面，我们进行了成功的预测阻力和一个从高分辨率，轴对称，等温流模拟得到的比较。我们表明，弹道模型是合理的成功占吸积率和引力阻力。
2011-08-15 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Super massive black holes in star forming gaseous circumnuclear discs
利用N-body/SPH模拟方法研究了一对嵌入在恒星形成环核盘（CND）中的SMBH的分离演化。这种类型的盘预计将形成于富含气体的星系合并的残余物的中心千秒差距。我们的模拟表明，轨道衰变的SMBHs发生更快的平均密度的CND是较高的，由于增加动力学摩擦。然而，在模拟中，CND被分裂成高密度气体团（clusified CND），SMBH的轨道被与这些团的引力相互作用不规则地扰动，在某些情况下，延迟了SMBH的轨道衰变。在我们的模拟和最近的研究中，这些气体团块的密度显着高于孤立星系或ULIRGs中观察到的分子云密度，因此，我们预计SMBH轨道在真实的CND中受到的扰动小于本研究和其他最近的研究中模拟的CND。我们还发现，迁移时间尺度有一个弱的依赖于恒星形成率的CND。此外，一个SMBH对在恒星形成的clusified CND的迁移时间尺度是最多的一个因素三长于一对SMBH在CND的迁移时间尺度与更简单的气体物理建模。因此，我们估计，迁移的时间尺度的SMBH在一个clusiveCND是$10^7$年的顺序。
2015-09-21 astro-ph.GA
Structure, Kinematics, and Observability of the Large Magellanic Cloud's Dynamical Friction Wake in Cold vs. Fuzzy Dark Matter
本研究通过高分辨率模拟比较了冷暗物质与模糊暗物质中大麦哲伦云动力学摩擦尾迹的结构、运动学及恒星响应，发现自引力不可忽略且FDM尾迹的颗粒性为区分暗物质模型提供了可能途径。
2023-09-08 astro-ph.GA
Harmonic-decomposition approach to dynamical friction for eccentric orbits
本文提出多极频率分解方法，在线性响应理论框架内计算偏心开普勒轨道点质量在流体背景中的轨道平均能量与角动量耗散，并用半数值模拟验证，进而应用于气体介质中致密偏心双星的长期演化建模。
2025-09-19 astro-ph.GA
Pairing of Massive Black Holes in Merger Galaxies Driven by Dynamical Friction
出于对大质量黑洞（MBH）对在千秒差距的观测搜索，我们开发了一个半解析模型来描述它们的轨道演化的影响下，恒星和气体动力学摩擦（DF）。这项研究的目的是确定合并残余星系和MBH的性质如何影响形成距离< 1 pc的紧密MBH对的可能性和时间尺度。我们计算了大约40,000种配置，涵盖了广泛的宿主星系的属性，并研究了它们对不等质量MBH对轨道演化的影响。我们发现，在气体质量分数为10^6太阳质量和质量比> 1/4的残余星系中，在哈勃时间内MBH配对的百分比大于80%< 20% and in galaxies hosting MBH pairs with total mass >。在这些星系中，以最快形成紧密的引力束缚MBH为特征的残余星系具有以下一个或多个性质：（1）大的恒星隆起，（2）质量相当的MBH和（3）星系气体盘以接近圆周速度旋转。在这样的星系中，具有最短螺旋时间的MBH，可能是合并MBH的祖先，要么在圆形的逆行轨道上，要么在非常偏心的逆行轨道上。我们的模型还表明，具有相反性质的残余星系，主机缓慢演变的MBH对，是最有可能的主机双活动星系核在千秒差距。
2020-06-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Capture of stars into gaseous discs around massive black holes: Alignment, circularization and growth
本文用解析方法研究恒星受几何阻力和气体动力学摩擦后与大质量黑洞周围AGN盘排列、圆化及吸积增长的过程，可解释银河系中心年轻恒星盘起源。
2024-04-11 astro-ph.GA
Gravitational drag on a point mass in hypersonic motion within a Gaussian disk
本文建立了一个分析模型，研究了具有高斯垂直密度分层的气盘中平面内高超声速运动的质点的吸积和引力阻力。这样的模型对于研究行星与原行星盘之间的相互作用以及星系核中大质量黑洞的动力学衰变是很有意义的。该模型考虑了流场的弹道性质，给出了质点吸积率和所受重力阻力的解析表达式。通过取厚圆盘和薄圆盘的极限，进一步简化了表达式。厚磁盘的结果正确地简化为均匀密度环境的结果（Cantó等人，2011）。我们发现，对于一个薄盘（小的垂直scaleheight相比，引力半径）的吸积率是成正比的质量的移动对象和磁盘的表面密度，而阻力是独立的速度的对象。在薄圆盘中的高超音速扰动的重力减速被发现是独立于它的参数（即质量或速度），只取决于表面的质量密度的磁盘。该模型的预测进行比较的三维流体动力学模拟的结果，具有合理的协议。
2012-11-16 astro-ph.GA
The Black Hole Mass Function Across Cosmic Times II. Heavy Seeds and (Super)Massive Black Holes
这是第二个文件在一系列旨在模拟黑洞（BH）的质量函数，从恒星的（超）大质量制度。在目前的工作中，我们专注于（超）大质量黑洞，并提供了一个从头计算的质量函数跨宇宙时间。我们认为两个主要的机制，以增长的中央BH，预计将合作的高红移恒星形成的本地大质量星系的祖先。第一个是气体动力学摩擦过程，它可以导致起源于富含气体的主祖星系中恒星形成的强烈爆发期间的恒星质量BH向核区域迁移，并在短时间尺度$10^7$年的$\lesssim$内积累中心重BH种子$M_\bullet\sim 10^{3-5}\, M_\odot$。第二种机制是标准的爱丁顿型气体盘吸积到重BH种子上，通过这种机制，中心BH可以在宿主的典型恒星形成持续时间$\lesssim 1$ Gyr内变成（超）大质量$M_\bullet\sim 10^{6-10}\, M_\odot$。我们通过再现观测到的红移相关的热辐射AGN光度函数和爱丁顿比分布，以及恒星形成和吸积中心BH的热辐射光度之间的关系来验证我们的半经验方法。然后，我们通过广义连续性方程的方法推导出不同红移下的残留（超）质量BH质量函数，并将其与目前的观测估计进行比较。最后，我们重建的整体BH质量函数从恒星（超）大质量制度，超过十个数量级的BH质量。
2022-06-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tracking on-the-fly massive black hole binary evolution and coalescence in galaxy simulations: RAMCOAL
本文提出集成于RAMSES的RAMCOAL亚网格模型，在星系模拟中实时追踪大质量黑洞双星轨道演化，综合考虑动力学摩擦、恒星散射、环双星盘作用及引力波辐射，并验证其分辨率无关性，从而改进并合率与引力波背景的估计。
2025-07-30 astro-ph.GA
