White dwarf collisions in AGN disks and the observational effects

活动星系核(active galactic nuclei, AGN)盘中的白矮星(white dwarf, WD)很可能会迁移到内区, 并形成由两白矮星与中心超大质量黑洞(supermassive black hole, SMBH)组成的限制性三体系统. 多体模拟发现该三体系统通常是不稳定的, 会导致两白矮星在近遇(closeencounter)过程中相撞. 该事件率可达300 Gpc$^{-3}\,~{\rm~yr}^{-1}$, 相当于观测到的Ia型超新星的$1%$. 白矮星相撞会引发热核爆炸, 爆炸的能量主要转化为碎片的动能, 碎片再与AGN吸积盘碰撞将动能转化为内能, 并产生特征性光变: 迅速上升后以$L\propto~t^{-2.8}$衰减, 时标为几小时到月的量级, 具体取决于SMBH质量. 后续对盘的破坏还可能导致变脸AGN现象. 回落碎片撞击盘物质产生的高能辐射主要在硬X射线到软$\gamma$波段, 光度可达$\gtrsim10^{43}\rm~erg\,s^{-1}$, 有望被未来的MeV探测器观测到. 另外, AGN吸积盘可能是重元素产生的工厂, 白矮星相撞产生的碎片将显著增加AGN吸积盘的金属丰度.