气体中的恒星动力学：气体阻尼的作用

在本文中，我们探讨了气体阻尼如何影响嵌入气体中的星团的动力学演化。使用一个简单的三成分（即一个气体成分和两个恒星成分）模型，我们比较了由双体弛豫、来自星际介质的吸积以及超声速和亚声速 regime 下的气体动力摩擦导致的质量分层速率。利用文献中的观测数据，我们将解析预测应用于两种不同的天体物理环境，即星系核和年轻疏散星团。随后，我们使用 NBSymple 代码进行的数值模拟对这些解析结果进行了测试，该代码经过修改增加了额外的减速项以模拟气体的阻尼效应。模拟结果与我们的解析预测合理吻合，并表明气体阻尼可以显著加速质量分层速率。如果存在气体阻尼，即使满足 Spitzer 判据，我们的模型也无法实现近似能量平衡的稳定状态。这种不稳定性驱动了更大质量群体的持续动力学解耦及其随后的弹射（和/或碰撞）。与双体弛豫不同，气体阻尼会导致星团整体收缩，减小核心半径和半质量半径。如果星团已发生质量分层（和/或气体密度在星团中心最高），后者的收缩速度快于前者，从而加速核心坍缩的速率。