Evolução Acoplada de Disco-estrela em Núcleos Galácticos e as Durações das Fontes de QPE

Resumo Uma fração modesta das estrelas nos núcleos galácticos alimentados em direção ao buraco negro supermassivo central (SMBH) se aproxima em órbitas de baixa excentricidade impulsionadas pela radiação de ondas gravitacionais (inspiral de relação de massa extrema (EMRI)). No provável evento de que um disco de acréscimo gasoso seja criado no núcleo durante essa lenta inspiral (por exemplo, através de um evento de interrupção de maré (TDE) independente), colisões estrela-disco geram flares regulares de curta duração consistentes com as fontes de erupção quasiperiódica (QPE) observadas. Apresentamos um modelo para a evolução acoplada estrela-disco, que leva em conta de forma auto-consistente a massa e a energia térmica injetadas no disco a partir de colisões estelares e a ablação de massa associada. Para um aquecimento de colisão/ablação fraco, o disco é termicamente instável e passa por oscilações de ciclo limite, que modulam suas propriedades e levam a explosões alimentadas por acréscimo em escalas de tempo de anos a décadas, com uma taxa média de acréscimo ∼0.1Ṁ Edd. Um aquecimento de colisão/ablação mais forte atua para estabilizar o disco, permitindo um acréscimo mais ou menos constante na taxa de despojamento do EMRI. Em ambos os casos, o tempo de destruição estelar por meio da ablação, e portanto a duração máxima do QPE, é ∼10²–10³ anos, muito mais longo do que o acréscimo de retorno após um TDE. Os discos de acréscimo quiescentes nas fontes de QPE podem, na época atual, ser auto-sustentáveis e alimentados principalmente por ablação do EMRI. De fato, a faixa de variabilidade secular observada corresponde amplamente àquela prevista para discos alimentados por colisão. Mudanças no padrão de recorrência do QPE após tais explosões, semelhantes às observadas em GSN 069, poderiam surgir de um desalinhamento temporário entre o disco alimentado por EMRI e o plano equatorial do SMBH à medida que o primeiro reganha sua massa após uma transição de estado.