球状星团的直接N体模拟：(I) Palomar 14

我们首次展示了在恒星逐颗基础上对一个古老银河系球状星团整个生命周期进行的直接$N$体计算。利用波恩大学最新的GPU硬件，我们进行了一组全面的$N$体计算，以模拟遥远的外晕球状星团Palomar 14（Pal 14）。通过改变初始条件，我们旨在找到一个初始$N$体模型，使其在基本参数（即半光半径、质量和速度弥散）方面最佳地再现观测数据。此外，我们专注于再现Pal 14的恒星质量函数斜率，该斜率被发现显著浅于大多数球状星团。虽然我们的一些模型可以合理地再现Pal 14的基本参数，但我们发现，当从标准的Kroupa初始质量函数（IMF）开始时，仅凭动力学质量分层无法解释Pal 14的质量函数斜率。为了寻求对这种差异的解释，我们计算了具有不同程度原初质量分层以及平坦化IMF的额外初始模型。所需原初质量分层的程度非常高。该建模表明，Pal 14在气体抛射后的初始条件必须是半质量半径约为20 pc，质量约为50000 M$_{\odot}$，并且可能存在一些质量分层或已经建立了一个贫乏低质量恒星的非常规IMF。这样的条件可能通过一个诞生时具有质量分层的嵌入星团经历剧烈的早期气体抛射阶段而获得。只有在较大的银心距处，星团才可能作为束缚实体在破坏性的气体抛射过程中幸存下来，我们似乎已经揭示了Pal 14的这种情况。此外，我们计算了一个具有5%原初双星比例的模型，以测试这样的星族是否对星团的演化有影响。