年轻星团中高的大质量恒星双星比例所产生的中等质量黑洞

在致密星团中形成的黑洞，由于动力学相互作用频繁，其性质可能与通过孤立恒星演化形成的黑洞有根本不同。单星演化的理论模型预测，由（脉动）对不稳定性超新星引起的黑洞质量谱在约 $40-120\,M_{\odot}$ 处存在间隙。受近期 LIGO/Virgo 事件 GW190521 的启发，我们研究在该“上质量间隙”内或超出该间隙的黑洞是否可通过年轻星团中大质量双星恒星的强相互作用动力学形成。我们使用 CMC 星团动力学代码执行一组 $N$ 体模拟，以研究大质量恒星高双星比例对最亮恒星及其遗迹的形成与碰撞历史的影响。我们发现，具有低金属丰度且大质量恒星高双星比例的典型年轻星团可在上质量间隙形成若干黑洞，并常形成至少一个中等质量黑洞。这些结果提供有力证据：年轻星团中的动力学相互作用自然导致更高质量黑洞遗迹的形成。