年轻星团中恒星并合产生的中等质量黑洞

质量范围 $10^2-10^5\,\mathrm{M_{\odot}}$ 内的中等质量黑洞（IMBH）填补了恒星级黑洞（BH）与超大质量 BH 之间的空白。在此，我们研究 IMBH 在年轻星团中通过失控碰撞和 BH 并合形成的可能性。我们分析了 $10^4$ 个致密年轻星团的模拟，采用了最新的恒星风模型以及核心坍缩和（脉动）对不稳定性的方案。在我们的模拟中，218 个 IMBH 中只有 9 个通过双 BH 并合形成，质量为 $\sim{}100-140$ M$_\odot$。该通道因我们星团的低逃逸速度而受到强烈抑制。相比之下，质量高达 $\sim{}438$ M$_{\odot}$ 的 IMBH 通过失控恒星碰撞高效形成，尤其在低金属度下。取决于前身星金属度，所有模拟 BH 中多达 $\sim{}0.2$% 为 IMBH。失控形成通道在富金属（$Z=0.02$）星团中因恒星风而强烈受抑。IMBH 与其他 BH 配对极为高效：模拟结束时约 $\sim{}70$% 的它们为双 BH 的成员。然而，我们未发现任何 IMBH-BH 并合。质量更大的星团形成 IMBH 更高效：初始质量 $10^4-3\times{}10^4$ M$_\odot$（$10^3-5\times{}10^3$ M$_\odot$）的模拟星团中约 $\sim{}8$%（$\sim{}1$%）宿主至少一个 IMBH。