通过与致密残余物交换实现的质子黑洞对星系的轨道捕获

我们提出一种基于星系中致密恒星残余物聚集机制的动力学捕获星系方法，这一研究动机源于银河中心（GC）约 10 颗年轻恒星（质量约 3-15 太阳质量，B9V--O8V 型）距离 MBH 不足 0.04 太阳系距离的存在。它们在如此接近 MBH 的极端环境中存在，对星系形成和星系动力学理论构成挑战。我们表明，远离 MBH 处形成的年轻星系被散射进入偏心轨道后，反复穿越由致密恒星黑洞（SBHs）组成的星系，可能在与 MBH-SBH '二体' 进行稀有的直接 3 体交换时捕获。两个相近质量天体的相互作用会使 SBH 被抛出，并捕获星系在 MBH 周围紧密轨道。这种捕获可自然解释观察到的年轻星系轨道趋势。我们推导捕获十字截面积，借助蒙特卡罗模拟验证其有效性，并计算在 GC 使用当前不确定的 SBH 数量估计以及年轻星系在 GC 内几 pc 区域数量的情况下，捕获的星系数量。我们发现，在有利条件下，3 体交换可解释约 25% 的观察星系，主要集中在观测范围的暗部。我们讨论可能增加捕获效率的其他效应。未来的观测将确证是否存在足够的 SBH 和年轻星系，以便交换捕获单独解释中心年轻星系。我们估计也有约 35 颗较低质量的星系（质量约 1-3 太阳质量，G2V--A0V 型）同样通过与中子星交换捕获。持续的主序星替换致密残余物可能调节致密残余物在 MBH 附近的积累。