小恒星团中的快速质量分凝

在本文中，我们将注意力集中在中等规模以下的 N 体系统上，这些系统初始时空间分布均匀且动力学上较冷（维里比 $Q=2T/|\Omega|$ 低于约 0.3）。在这项工作中，我们研究了初始剧烈动力学演化之后出现的质量分凝。为此，我们使用我们的直接求和 N 体代码 HiGPUs 运行了一组孤立星团的精密 N 体模拟。坍缩后，系统显示出清晰的质量分凝。这种（快速的）质量分凝分两个阶段发生：第一阶段出现在整体深度坍缩之前由子碎片化产生的团块中；这种分凝在深度坍缩期间被部分抹去，又在系统第一次反弹之后的第二阶段突然重新出现。在第二阶段，衡量分凝速率的合适时钟是维里化之后的动力学时间，它（对于冷和较冷系统）可能与根据初始条件评估的交叉时间显著不同。这一结果针对由两种不同质量（比值 $m_h/m_l=2$）的恒星组成、数量比变化的孤立星团得到，并且在存在大质量中心天体（模拟恒星级黑洞）时也得到了证实。实际上，从较冷条件开始动力学演化的恒星系统中，快速质量分凝叠加在随后的、缓慢的、由碰撞诱导的长期分凝之上。剧烈的质量分凝是在所研究的整个 N 范围（$128 \leq N \leq 1024$）内持续存在的效应，并且在天文观测方面也是一个有趣的特征。维里化之后达到的半稳态对应于质量分凝的分布函数，而不是如剧烈弛豫应导致的单位质量动能均分。