双白矮星中的动力学潮汐现象研究

Tidal interactions are of fundamental importance in astrophysics. In view of the significant role played by double white dwarfs (DWDs) and more observational data are available for DWDs, we will focus in this proposal on the tidal interactions in DWDs. Dynamical tidal interactions will bring sizable phase shift in the calculated gravitational waveforms, which has to be subtracted to get the proper information of the gravitational waves（GWs）. As a result, tidal interactions are crucial for understanding the gravitational wave detections. The physical states before the DWDs merger event, which are of crucial importance for understanding the merge product, are also determined by the dynamical tides in the DWDs. Currently the obvious differences in the theoretcial and observational tidal quality factor Q motivate our further investigations on the dynamical tides in DWDs. We propose to systematically study new physical effects: 1. white dwarf rotation 2. internal structure differences in different types of DWDs on the dynamical tidal excitation and dissipation of low frequency internal waves in WDs. Our goal is to calculate ab initio the tidal dissipation rate taking into account these new physical effects. These new effects will further increase the tiadal dissipate rate within DWDs and and reduce the calculated tidal quality factor Q, making the theoretical and observational tidal quality factor Q more consistent.

潮汐相互在天体物理中是一个重要的基本物理过程。鉴于双白矮星的重要性及越来越丰富的双白矮星观测资料，本项目将重点研究双白矮星的潮汐相互作用。潮汐相互作用在双白矮星物理中扮演着重要的作用：双白矮星的并合产物密切依赖于并合前的物理状态，其并合前的的物理状态是与双白矮星间的动力学潮汐过程息息相关的；深入理解该过程将有助于消除引力波探测中由于动力学潮汐引入的相位噪音。目前理论计算的双白矮星潮汐品质因子和观测值存在明显的差别，针对理论和观测出现的这种矛盾我们在本项目中提出，研究新的物理效应：1. 白矮星自转效应，2. 不同类型白矮星的内部结构差异对潮汐激发的低频动力学振动波模式的传播和耗散行为的影响。这些新的物理效应将进一步提高双白矮星间的潮汐耗散，降低理论计算的品质因子Q从而得到和观测更相符的品质因子Q值。

项目针对动力学潮汐相关的几个问题开展了一系列理论和数值研究。在本项目执行期间在国际知名期刊发表论文10篇。项目圆满完成了预定的研究计划，取得了一些重要的研究成果，并在相关研究领域产生了一定的影响。在项目执行过程中，多次参加国内外学术会议，积极和国内外的同行开展交流和讨论。.项目的主要成果如下：1. 研究无转动白矮星内部潮汐激发的g模式振动，我们研究了g模式的耗散和衰减以及与之关联的潮汐品质因子Q。2.研究了白矮星自转对g模式振荡的影响，研究发现自转将增强g 模式振动和潮汐引力势的耦合强度，提高潮汐耗散率。3. 系统研究了旋转白矮星的惯性Rossby波的耗散机制。4.研究潮汐加热对白矮星内部结构的影响。此外我们还将研究拓展至行星潮汐的研究。研究了行星的热潮汐，潮汐致湍流造成超级地球的形成。