星团中致密大质量子系统的形成及其与中等质量黑洞的关系

在演化过程中，星团会发生质量分层，即质量最大的恒星轨道收缩，而较轻的恒星则从星团中心向外移动。在此背景下，近期对若干银河系内和河外星系球状星团（GCs）的观测和动力学建模表明，它们中的大多数在其中心附近显示出质量过剩，其性质仍存在争议。例如，许多研究表明，轨道分层后的恒星可能以失控的方式相互碰撞，导致形成一颗极大质量恒星或一个质量与观测到的质量过剩相当的中等质量黑洞（IMBH）。另一方面，如果中等质量黑洞形成失败，分层后的恒星可以形成一个致密系统。本文利用最近发展的质量分层过程的半解析处理方法，研究了若干球状星团模型中致密大质量子系统（MSS）的早期形成阶段。为了探究致密大质量子系统的性质如何依赖于其宿主星团的性质，我们改变了模型中的初始质量函数（IMF）、总质量、空间分布和金属丰度。我们的结果表明，初始质量函数决定了致密大质量子系统的最终质量，而金属丰度和空间分布则起次要作用。本文提出的方法使我们能够提供与观测相关性一致的、联系致密大质量子系统质量与宿主星团质量的标度关系。为了追踪致密大质量子系统的早期形成阶段并改进我们的统计结果，我们进行了若干质量范围在 $10^3$ 到 $2\times 10^5$ 太阳质量之间的星团 $N$ 体模拟。