星系核中恒星盘的数值研究

我们通过直接 $N$-体模拟探究超大质量黑洞(SMBH)近邻处恒星盘动力学。我们表明,孤立的核恒星盘表现出各向异性质量 segregation,即大质量恒星比轻恒星沉降到更低的轨道倾角和更圆的轨道。然而,在恒星盘嵌入远更质量的各向同性恒星团中的系统中,各向异性质量 segregation 趋于被抑制。两种情况下,初始薄恒星盘变厚,尤其在内区由于球成分中涨落的各向异性。我们发现盘中矢量共振弛豫被 nodal precession 淬灭,但其仍是质量 $10^6M_\odot$ 及以上 SMBH 周围最高效的弛豫过程。对于矮星系中质量更小的 SMBH,两体弛豫可能占主导。嵌入大质量各向同性恒星团的恒星盘最终趋于在局域两体弛豫时标上变为各向同性。我们的模拟表明,银河系中心年轻星的动力学主要由矢量共振弛豫驱动,导致轨道倾角弥散与距 SMBH 距离之间的反相关。若 $S$-星在少于 10 Myr 前形成于盘中,它们可能与恒星质量黑洞尖峰或质量达 $1000M_\odot$ 的中等质量黑洞共存,以重现观测到的角动量弥散。