MARC

 008260126s2024        us                              c    eng  d
■001000017358156
■00520260202103652
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798290627342
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32098752
■035    ▼a(MiAaPQ)Caltech16470
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a600
■1001  ▼aMa,  Linhao.
■24510▼aDissipative  Dynamics  of  Stars,  Planets,  and  Black  Holes
■260    ▼a[Sl]▼bCalifornia  Institute  of  Technology▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a224  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Fuller,  Jim.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--California  Institute  of  Technology,  2024.
■520    ▼aIn  this  dissertation,  I  present  a  series  of  theoretical  works  on  two  important  dissipative  mechanisms  in  the  universe,  namely  dynamical  friction  and  tidal  dissipation.  I  discuss  the  physics  of  these  processes,  and  investigate  how  they  will  affect  the  dynamical  evolution  of  stars,  planets,  and  black  holes.I  develop  a  new  sub-grid  dynamical  friction  estimator  based  on  the  discrete  nature  of  \uD835\uDC41-body  simulations.  This  estimator  avoids  the  ambiguously  defined  quantities  in  Chandrasekhar's  dynamical  friction  formula.  I  test  the  estimator  in  the  GIZMO  code,  and  find  that  it  agrees  well  with  high-resolution  simulations  where  dynamical  friction  is  fully  captured.  The  additional  computational  cost  with  this  estimator  is  negligible,  making  it  an  efficient  and  implementable  solution  to  sub-grid  dynamical  friction  modeling.I  study  the  dynamics  of  massive  black  hole  seeds  in  high-redshift  galaxies.  I  analyze  the  direct  \uD835\uDC41-body  integration  of  seed  black  hole  trajectories  with  high-resolution  cosmological  simulations,  and  calculate  the  dynamics  of  randomly  generated  test  particles  in  post-processing  with  dynamical  friction.  I  find  that  seed  black  holes  less  massive  than  108\uD835\uDC40⊙(i.e.  all  but  the  already-supermassive  seeds)  cannot  efficiently  sink  to  the  galactic  center  in  typical  high-redshift  galaxies.  This  finding  provides  new  constraints  on  the  formation  models  of  super-massive  black  holes  in  the  most  distant  galaxies.I  study  the  effects  of  tidal  resonance  locking  for  exoplanet  systems,  in  which  the  planet  locks  into  resonance  with  a  tidally  excited  stellar  gravity  mode.  I  find  that  due  to  nonlinear  mode  damping,  resonance  locking  in  Sun-like  stars  likely  only  operates  for  low-mass  planets  (\uD835\uDC40  ≲  0.1  \uD835\uDC40J),  but  in  stars  with  convective  cores  it  can  likely  operate  for  all  planetary  masses.  The  orbital  decay  timescale  with  resonance  locking  is  typically  comparable  to  the  star's  main-sequence  lifetime,  corresponding  to  a  wide  range  in  effective  stellar  quality  factor  (103  \uD835\uDC44'    109),  depending  on  the  planet's  mass  and  orbital  period.  I  make  predictions  for  several  individual  systems  and  examine  the  orbital  evolution  resulting  from  both  resonance  locking  and  nonlinear  wave  dissipation.I  investigate  the  tidal  spin-up  of  subdwarf  B  (sdB)  star  binaries.  I  directly  calculate  the  tidal  excitation  of  internal  gravity  waves  in  realistic  sdB  stellar  models,  and  integrate  the  coupled  spin-orbit  evolution  of  sdB  binaries.  I  find  that  for  canonical  sdB  (\uD835\uDC40sdB=  0.47  \uD835\uDC40⊙)  binaries,  the  transitional  orbital  period  below  which  they  could  reach  tidal  synchronization  in  the  sdB  lifetime  is  ∼  0.2  days,  with  weak  dependence  on  the  companion  masses.  This  value  is  very  similar  to  the  tidal  synchronization  boundary  evident  from  observations.I  investigate  the  scenario  of  tidal  spin-up  of  Wolf-Rayet-black-hole  binaries,  which  is  a  possible  way  to  form  the  fast-rotating  black  holes  observed  from  gravitational  wave  events.  I  directly  calculate  the  tidal  excitation  of  oscillation  modes  in  Wolf-  Rayet  star  models,  determining  the  tidal  spin-up  rate,  and  integrating  the  coupled  spin-orbit  evolution  for  Wolf-Rayet-black-hole  binaries.  I  find  that  for  short-period  orbits  and  massive  Wolf-Rayet  stars,  the  tidal  interaction  is  mostly  contributed  by  standing  gravity  modes,  in  contrast  to  Zahn's  model  of  traveling  waves  which  is  frequently  assumed  in  the  literature.  I  show  that  tidal  synchronization  is  rarely  reached  in  Wolf-Rayet-black-hole  binaries,  and  the  resulting  black  hole  spins  have  \uD835\uDC4E  ≲  0.4  for  all  but  the  shortest  period  (\uD835\uDC43orb≲  0.5  d)  binaries.
■590    ▼aSchool  code:  0037.
■650  4▼aFriction
■650  4▼aStars  &  galaxies
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aBlack  holes
■690    ▼a0605
■71020▼aCalifornia  Institute  of  Technology▼bPhysics,  Mathematics  and  Astronomy.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0037
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358156▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books