球状星团中不存在能量均分

人们普遍认为，球状星团经过多次双体弛豫时间演化后，会趋向于能量均分状态，使得速度弥散度随恒星质量按 $\sigma \sim m^{-\eta}$ 缩放，其中 $\eta = 0.5$。我们利用具有各种现实初始质量函数 (IMF) 和初始条件的直接 N 体模拟表明，这一观点是不正确的。没有任何模拟系统达到接近均分的状态。在中心附近，明亮的主序星达到的最大值为 $\eta_{\text{max}} \sim 0.15 \pm 0.03$。在长时间尺度下，所有径向区间收敛于渐近值 $\eta_{\infty} \sim 0.08 \pm 0.02$。尽管采用了不同的初始条件，这种“部分均分”的发展在我们的所有模拟中表现出惊人的一致性。由于更陡的（演化后的）质量函数，致密残骸往往具有比主序星更高的 $\eta$（但仍 $\eta < 0.5$）。中等质量黑洞 (IMBH) 的存在会降低 $\eta$，这与我们之前关于在这些条件下质量分层被抑制的发现一致。所有这些结果都可以理解为两分量系统的 Spitzer 不稳定性的后果，该不稳定性已被 Vishniac 推广至连续质量谱。质量分层（较重恒星沉向核心的趋势）经常在观测中被研究，但能量均分却不然。随着哈勃空间望远镜提供的高质量自行数据集的出现，现在可以测量 $\eta$。详细的数据 - 模型比较开启了球状星团动力学和演化的新观测窗口。我们将模拟结果与 Omega Cen 的观测进行比较，结果吻合良好，证实了球状星团通常不处于能量均分状态。那些通过构造假设均分的建模技术（例如多质量 Michie-King 模型）至多是近似有效的。