稠密星系中通过恒星碰撞形成的IMBH种子
星系天体物理
2024-04-19 v1 高能天体物理现象
摘要
通过稠密星系中恒星碰撞形成的非常质量恒星(VMS)已被提出作为巨型黑洞种子的前体。VMS确实可以坍缩形成中间质量黑洞(IMBH)，随后通过吸积成长为我们在银河中心观察到的超大质量黑洞，并能在高红移原石盘中发挥作用。此前的研究探讨了不同的星系初始条件如何影响VMS的形成，包括质量分层、恒星碰撞和双星系统等。在本研究中，我们使用一套新的星系Monte Carlo(CMC)星系模拟，进行VMS growth的研究——目前为止规模最大的模拟。模拟覆盖广泛的初始条件，变更星系的星数、密度、星际初始质量函数(IMF)和原始双星比例。我们发现，在参数空间中，最质量碰撞产物的质量呈渐变变化；特别是，拥有上偏性IMF的更密集星系提供了强碰撞条件，可形成质量轻易超过1000个太阳质量的VMS。我们的结果用于导出一个拟合公式，可预测作为星系属性函数的VMS典型质量。此外，我们研究了这一过程的随机性，并推导出一种统计分布，用于描述在一个模型中形成的VMS质量，该模型通过使用不同的初始随机种子重复计算50次。
引用
@article{arxiv.2404.11646,
title = {IMBH Progenitors from Stellar Collisions in Dense Star Clusters},
author = {Elena González Prieto and Newlin C. Weatherford and Giacomo Fragione and Kyle Kremer and Frederic A. Rasio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.11646},
year = {2024}
}
备注
Accepted for ApJ. Comments welcome. 19 pages, 10 figures