星团中能量均分与恒星质量函数径向变化之间的联系

我们利用 N 体模拟来确定用于量化星团中质量分层和能量均分的两个可观测量参数之间的关系。质量分层可以通过测量星团恒星质量函数的斜率 α 如何随团心距离 r 变化来量化，然后计算 δ_α = d α(r) / d ln(r/r_m)，其中 r_m 是星团的半质量半径。星团中能量均分的程度由 η 量化，η 是衡量恒星速度弥散 σ 如何依赖恒星质量 m 的量，即 σ(m) ∝ m^{-η}。通过一系列具有不同初始大小、双星比例、轨道、黑洞保留比例和初始质量函数的 N 体星团模拟，我们展示了 δ_α 和 η 的共同演化。我们发现，全局 η 的测量受到 σ 和平均恒星质量的径向依赖性的强烈影响，并且 η 与 δ_α 之间的关系主要取决于星团的初始条件和潮汐场。在 r_m 以内，这些效应被最小化，我们发现 η 和 δ_α 最初共享一个线性关系。然而，一旦质量分层的程度增加，使得 σ 和平均恒星质量的径向依赖性在 r_m 内成为一个因素，或者星团经历核心坍缩，这种关系就会瓦解。我们提出了一种从 δ_α 的观测测量来确定 r_m 内 η 的方法。在 η 和 δ_α 可以独立测量的情况下，这种新方法提供了一种测量星团动力学状态的方式。