椭圆星系密度凹痕的起源

我们通过N体模拟研究了巨型黑洞坠落对星系中心区域动力学反应。作为初始星系模型，我们采用等温King模型，在星系的半质量半径处放置一颗巨型黑洞。我们发现，星系的中心核因黑洞的加热而被破坏，形成一个非常微弱的密度凹痕（$\rho \propto r^{-\alpha}$，其中$\alpha \sim 0.5$），围绕黑洞。该结果与哈勃太空望远镜近期观测到的大型椭圆星系相符。恒星的速度在内侧区域变得切向各向异性，而在外侧区域的恒星则具有径向各向异性速度分散。弱凹痕区域的半径随黑洞质量的增大而增大。我们的结果自然解释了在星系合并的前导模拟中发现的弱凹痕的形成，并暗示大型椭圆星系中观察到的弱凹痕可能是由在合并事件中由沉降黑洞的加热过程形成。