大质量星团形成III：星团组装过程中的早期质量分层

质量分层在许多星团中可见，但大质量恒星是在星团中心形成还是通过动力学迁移到中心仍存在争议。N体模拟表明，当子星团合并形成具有短穿越时间的致密核心时，早期动力学质量分层是可能的。然而，气体动力学对恒星形成和动力学的影响可能抑制致密核心的形成。我们旨在研究包含气体动力学并自洽地从气体中的致密子结构形成恒星的星团模型的动力学质量分层。我们的模型使用基于AMUSE的Torch框架，包括恒星和磁化气体动力学，以及恒星演化与来自辐射、恒星风和超新星的反馈。我们的模型由三个从初始湍流球形云团（质量分别为 $10^{4,5,6}\rm~M_\odot$，半径 $11.7\rm~pc$）形成的星团组成，其最终恒星质量分别为 $3.6\times10^3\rm~M_\odot$、$6.5\times10^4\rm~M_\odot$ 和 $8.9\times10^5\rm~M_\odot$。模型构建中不存在原始质量分层。所有三个星团在早期通过坍缩在动力学上变得质量分层，证实了这一机制发生在直接从气体致密子结构形成的子星团内部。嵌入气体的动力学和恒星反馈并未抑制星团的坍缩。我们发现每个模型星团在恒星形成开始后的 $2~$Myr 内变得质量分层，达到了银河系中年轻星团观测到的水平。然而，我们注意到在这些早期演化阶段，确切值具有高度时间变异性。在核心坍缩过程中分层到中心的大质量恒星很可能被动力学抛射，这一过程可能再次降低整体的质量分层水平。