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为下一代引力百万体模拟做准备:Nbody6++GPU、MOCCA 与 McLuster 中单星与双星演化

星系天体物理 2022-01-05 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

我们介绍了更新后的恒星演化方案在 \texttt{Nbody6++GPU、MOCCA} 和 \texttt{McLuster} 代码中的实现。我们通过包含 1.1×1051.1\times 10^5 颗恒星(其中 2.0×1042.0\times 10^4 颗为原初硬双星)的星团数值模拟对它们进行了测试,采用高分辨率直接 NN 体(\texttt{Nbody6++GPU})和蒙特卡洛(\texttt{MOCCA})模拟至 10~Gyr 年龄。我们比较了采用延迟或核塌缩超新星机制、不同的双星质量比分布以及启用/禁用白矮星诞生反冲的模型。与 \texttt{Nbody6++GPU} 相比,\texttt{MOCCA} 模型显得更致密,遗迹质量散布更大,平均双星比例更低。\texttt{MOCCA} 模型产生更多黑洞(BH)和氦白矮星(WD),而 \texttt{Nbody6++GPU} 模型的特征是远多得多的 WD-WD 双星。对于 BH 和中子星(NS),遗迹反冲速度和逃逸速度分布相似,且一些通过电子俘获超新星、吸积诱导塌缩或并合诱导塌缩形成的 NS 在所有模拟中均逃逸出星团。另一方面,WD 的逃逸速度分布非常不同。我们将 \texttt{Nbody6++GPU}、\texttt{MOCCA} 和 \texttt{Mcluster} 中可用的恒星演化方案分为四个等级:先前 \texttt{Nbody6++GPU} 和 \texttt{MOCCA} 版本中实现的(\texttt{A 级})、最先进的方案(\texttt{B 级})、处于测试阶段的某些方案(\texttt{C 级}),以及将在我们代码未来版本中添加的方案。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.08067,
  title  = {Preparing the next gravitational million-body simulations: Evolution of single and binary stars in Nbody6++GPU, MOCCA and McLuster},
  author = {A. W. H. Kamlah and A. Leveque and R. Spurzem and M. Arca Sedda and A. Askar and S. Banerjee and P. Berczik and M. Giersz and J. Hurley and D. Belloni and L. Kühmichel and L. Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.08067},
  year   = {2022}
}

备注

31 pages, 15 figures, 5 tables, Accepted by MNRAS