年轻星团中 Gaia BH1 的动力学形成
太阳与恒星天体物理
2023-07-27 v2 星系天体物理
高能天体物理现象
摘要
Gaia BH1 是首个由 Gaia 数据探测到的宁静黑洞（BH），它对大多数双星演化模型提出了挑战：其当前质量比约为 0.1，且其轨道周期对于后共包层系统似乎过长，而对于非相互作用双星系统又似乎过短。在此，我们探讨 Gaia BH1 通过年轻星团（YSC）中动力学相互作用形成的假说。我们利用 3.5×10^4 次直接 N 体模拟结合双星族合成，研究了在太阳金属丰度下初始质量为 3×10^2–3×10^4 M_⊙ 的 YSC 中形成的黑洞–主序（MS）双星的性质。作为比较，我们还用动力学模型中相同的双星族合成代码运行了一组孤立双星样本。我们发现，通过动力学交换形成的 BH-MS 系统分布在对应于 Gaia BH1 主要轨道性质（周期、偏心率和质量）的区域内。相反，我们的孤立双星系统无一匹配 Gaia BH1 的轨道周期和 MS 质量。我们最匹配的类 Gaia BH1 系统在 BH 前身星经历核心坍缩之前，通过涉及该前身星的反复动力学交换与碰撞形成。YSC 形成类 Gaia BH1 系统的效率至少比孤立双星演化高两个数量级。
引用
@article{arxiv.2306.14679,
title = {Dynamical formation of $Gaia$ BH1 in a young star cluster},
author = {Sara Rastello and Giuliano Iorio and Michela Mapelli and Manuel Arca-Sedda and Ugo N. Di Carlo and Gastón J. Escobar and Stefano Torniamenti and Tomer Shenar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.14679},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 7 figures, comments welcome (V2: Fig. 4 and references updated)