¿Cómo es que el gas en los discos de acreción de los agujeros negros supermasivos crea pares orbitales en los agujeros negros más pequeños dentro de los discos, lo que los hace migrar?

Esta respuesta a ¿Qué mejora las tasas de captura y fusión de pares de pequeños agujeros negros que orbitan alrededor de agujeros negros supermasivos? enlaces a Trampas de migración en discos alrededor de agujeros negros supermasivos que incluye la siguiente oración en la introducción:

La migración hacia órbitas de captura puede ser uno de esos mecanismos. Los objetos que orbitan dentro de discos de rotación diferencial intercambian momento angular con el gas que los rodea a medida que orbitan, lo que da como resultado un par de torsión que, por lo general, hace que los objetos migren.

Pregunta: ¿Cómo crean exactamente los gradientes de densidad en los discos de acreción de los agujeros negros supermasivos pares en los agujeros negros más pequeños que orbitan dentro de los discos? ¿Es a través de simples fuerzas gravitatorias, efectos GR (¿tal vez algo de "acoplamiento de rotación-órbita"?), arrastre aerodinámico, acreción por el pequeño agujero negro en un gradiente de velocidad, algo más, o alguna combinación de estos?

Una oración en la respuesta vinculada es

Estas "trampas de migración" ( Bellovary et al. 2016 ) son causadas por torques ejercidos sobre los objetos en órbita (en este caso, agujeros negros) causados ​​por la acumulación de gas.

y creo que significa que el par orbital (par en el pequeño agujero negro alrededor del centro del SBH) proviene de la acumulación de gas por el pequeño agujero negro. Si este es el caso, ¿es posible elaborar un poco?

Respuestas (2)

No es realmente mi área, pero esta pregunta probablemente esté relacionada con la migración planetaria en discos circunestelares. En este caso, la migración es causada por interacciones gravitatorias entre el planeta y el gas en el disco. Hay dos explicaciones para este efecto.

  • Aproximación de impulso: considere una parcela de gas en el marco corrotante. Si el gas está lo suficientemente cerca de la órbita del planeta en una órbita interna, eventualmente llegará al planeta y su atracción gravitatoria lo moverá a una órbita externa. A partir del cambio de velocidad en el gas, puedes calcular el par ejercido sobre el planeta. Este enfoque es relativamente simple en términos matemáticos, pero utiliza muchas suposiciones que no son ciertas. Sin embargo, se puede utilizar para obtener una estimación de orden de magnitud.

  • Pares resonantes: descomponga el par ejercido sobre el planeta en la suma de los pares individuales en las ubicaciones resonantes del disco. Mucho más complicado, pero mejores resultados.

Puede encontrar la deducción completa en Astrophysics of Planet Formation de Armitage, o la versión compacta en este documento .

Seguramente hay diferencias entre los planetas y los agujeros negros (correcciones GR, mayor tasa de acreción, etc.), pero supongo que los principios físicos son básicamente los mismos.

Entonces, ¿puede al menos abordar de alguna manera específica cómo la interacción gravitatoria de un cuerpo planetario con un disco que gira diferencialmente si el gas conduce a la migración? Realmente no veo ninguna respuesta aquí más allá de "gravedad" y "un paquete de gas". ¡Gracias!
La respuesta está en el par diferencial que provocan las estelas en el cuerpo que crea las estelas. La simetría que hace que los pares no se cancelen se rompe por la rotación diferencial en un disco Kepleriano. Armitage y su grupo son algunas de las personas que se enfrentan a estos problemas.
@planetmaker, ¿consideraría publicar una respuesta breve, mencionar eso y tal vez citar una o dos oraciones de allí? Siempre estoy buscando respuestas que puedan ser aceptadas. ¡Gracias!

Un objeto que gravita en un disco crea una estela en el borde interior de su órbita y también en el borde exterior de su órbita. La estela interior es la estela principal, mientras que la estela exterior es la estela. Los pares creados por estas dos estelas se cancelarían si el disco no tuviera corte. Sin embargo, los discos en contextos astrofísicos están sujetos a la cizalladura kepleriana y, por lo tanto, los pares ejercidos por las dos estelas no son exactamente simétricos, por lo que la transferencia de momento ocurre del disco al objeto y viceversa, lo que puede conducir a la migración. Este es un fenómeno observado a menudo en discos protoplanetarios y, como tal, a menudo discutido y analizado en ese contexto:

Mirando en detalle, hay al menos tres tipos diferentes de migración para un objeto incrustado en un disco, el tipo 1 es el caso lineal para un objeto de pequeña masa, los tipos 2 y 3 se ocupan de un objeto pesado y el flujo de masa a través de la brecha. Estos casos se discuten con cierto detalle en este documento por Papaloizou et al y muchos otros, como también los documentos de Armitage citados por Pablo Lemos en la otra respuesta.

¡Gracias, esta es una explicación útil!