致密旋转星团的 Fokker-Planck 研究

本文使用二维 Fokker-Planck 方法模拟致密恒星系统的动力学演化，旨在为类星体超大质量黑洞的种子天体——超大质量恒星的形成提供模型。这项工作延续并扩展了早期关于主序星球状星团的一维研究。二维方法允许研究旋转系统，这是宇宙学潮汐力矩作用所预期的；其他包含的物理效应包括恒星的碰撞并合以及引力势中的整体恒星棒扰动。大质量恒星 3 Myr 的主序寿命为模拟时间提供了上限。研究了两类初始系统：代表恒星团块的 Plummer 球，以及模拟星系球状成分的 \gamma=0 球。在 modeled 系统的初始密度下，如果不包含棒扰动，仅靠质量分层和失控恒星碰撞不足以在寿命限制内引发核心坍缩。然而，核心坍缩并非形成大质量天体的必要条件：研究发现恒星初始质量函数 (IMF) 的选择起着至关重要的作用。当使用类似于致密恒星团块观测到的 IMF 时，模拟显示恒星系统通过碰撞并合形成大质量 (250M_\odot) 天体；在几乎所有此类情况下，恒星棒的存在允许足够额外的角动量向外传输，从而达到核心坍缩状态，并相应地进一步提高大质量天体的形成率。相比之下，使用类似于一般场星观测到的 IMF（更偏向低质量）的模拟未产生大质量天体，且仅对于代表最高密度星系球状成分的初始模型才达到核心坍缩。