通过二进制-单星散射实现全球星系团中星体人口的空间混合
星系天体物理
2025-11-19 v2
摘要
大多数银河系的全球星系（GCs）都报告包含至少两种星体人口（我们使用 P1 表示原始的，P2 表示化学富集的）。最近的观测研究发现，动态老化的 GCs 的 P1 和 P2 在空间上被混合 due to 松弛过程。然而，在动态年轻的 GCs 中，预计 P2 来自出生时更集中于中心，因此 P1 和 P2 的空间分布有时在系统之间存在很大差异。这表明某些 GCs 可能经历了更复杂的动力学过程来塑造这些分布。我们旨在调查 P1 和 P2 在动态年轻 GCs 中空间浓度差异的原因。我们的重点是评估巨大的二进制星体（例如黑洞）是否可以通过核心中的二进制-单星相互作用将 P2 星体推向外部，以及它们是否能够混合甚至反转 P1 和 P2 的径向分布。我们使用理论和经验论证来评估二进制-单星散射的有效性。随后，我们构建了一组包含巨型原始二进制星体的直接 N 体模型，以进一步验证我们的估计，并获得关于 GCs 中动力学过程的更多见解。我们发现，二进制-单星散射可以在几个松弛时间内将中心的 P2 星体推向外部。尽管我们测试的任何初始条件下都未产生 P1 和 P2 的径向反转，但该机制系统性地产生 P1 和 P2 在投影中看起来完全混合的簇星。这种混合在 1）更密集的 GCs 中增强，2）包含更多二进制星体的 GCs 中增强，以及 3）二进制组件与簇星成员之间质量比更高时增强。二进制-单星相互作用似乎能够解释一些动态年轻 GCs（例如 NGC4590 或 NGC5904）中 P1 和 P2 完全径向混合的可观特性。
引用
@article{arxiv.2508.03322,
title = {Spatial mixing of stellar populations in globular clusters via binary-single star scattering},
author = {Václav Pavlík and Melvyn B. Davies and Ellen I. Leitinger and Holger Baumgardt and Alexey Bobrick and Ivan Cabrera-Ziri and Michael Hilker and Andrew J. Winter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03322},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 11 figures, accepted for publication in A&A