预言球状星团中的恒星级黑洞族群

近期在银河系及河外球状星团（GC）中黑洞（BH）候选体的发现，激发了人们对理解 BH 在 GC 中如何动力学演化，以及当今 GC 可能仍保留的 BH 数目（$N_{\rm{BH}}$）的兴趣。数值模型表明，即便恒星级 BH 保留于当今 GC 中，其典型构型也不可直接探测。我们展示，恰当定义的巨恒星与低质量主序星之间质量 segregration 度量（$\Delta$）可借助数值模型标定，成为间接估计 GC 中 $N_{\rm{BH}}$ 的有效探针。利用含全部相关物理的数值模型，我们首先表明 $N_{\rm{BH}}$ 与巨恒星和低质量主序星间 $\Delta$ 强反相关。我们将模型所得的 $\Delta$ 对 $N_{\rm{BH}}$ 分布应用于三个银河系 GC 以预言其当前保留的 $N_{\rm{BH}}$。我们利用公开 ACS 巡天数据计算 47 Tuc、M 10 与 M 22 的 $\Delta$，三者均有已证认恒星级 BH 候选体。使用这些测得 $\Delta$ 及模型的 $\Delta$ 对 $N_{\rm{BH}}$ 分布作标定，我们预言这些 GC 中预期保留的 $N_{\rm{BH}}$ 分布。对于 47 Tuc、M 10 与 M 22，我们的预言分布在 $N_{\rm{BH}}\approx20$、$24$ 与 $50$ 处达峰，而在 $2\sigma$ 置信水平内 $N_{\rm{BH}}$ 可分别高达 $\sim150$、$50$ 与 $200$。