Resonant dynamical friction around a supermassive black hole: analytical description

2023

Жабық қол жеткізу Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1093/mnras/stad2400
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

ABSTRACT We derive an analytical model for the so-called phenomenon of resonant dynamical friction, where a disc of stars around a supermassive black hole interacts with a massive perturber, so as to align its inclination with the disc’s orientation. We show that it stems from a singular behaviour of the orbit-averaged equations of motion, which leads to a rapid alignment of the argument of the ascending node Ω of each of the disc stars, with that of the perturber, Ωp, with a phase difference of 90°. This phenomenon occurs for all stars whose maximum possible $\dot{\Omega }$ (maximized over all values of Ω for all the disc stars) is greater than $\dot{\Omega }_{\rm p}$; this corresponds approximately to all stars whose semi-major axes are less than twice that of the perturber. The rate at which the perturber’s inclination decreases with time is proportional to its mass and is shown to be much faster than Chandrasekhar’s dynamical friction. We find that the total alignment time is inversely proportional to the root of the perturber’s mass. This persists until the perturber enters the disc. The predictions of this model agree with a suite of numerical N-body simulations, which we perform to explore this phenomenon, for a wide range of initial conditions, masses, etc., and are an instance of a general phenomenon. Similar effects could occur in the context of planetary systems, too.