星团中的黑洞保留比例

近期研究通过将质量分层的程度与 $N$ 体模拟进行比较，约束了球状星团中黑洞（BH）的保留比例。它们与保留比例上限为 $50\,\%$ 或更低相一致。在这项工作中，我们聚焦于星团中黑洞动力学的直接模拟。我们旨在约束黑洞在超新星（SN）爆发期间所接收的诞生踢的有效分布，并估算黑洞保留比例。我们使用碰撞 $N$ 体代码 nbody6 来测量给定参数集下黑洞的保留比例，这些参数为：星团的初始质量、初始半质量半径，以及设定有效麦克斯韦黑洞速度踢分布的 $\sigma_\mathrm{BH}$。我们将这些直接 $N$ 体模型与我们的解析估计和最新观测约束进行比较。数值模拟表明，对于一维（1D）速度踢弥散 $\sigma_\mathrm{BH} < 50\,\mathrm{km\,s^{-1}}$，半径为 2 pc 且初始质量大于 $5 \times 10^3\,M_\odot$ 的星团在其半质量半径内保留超过 $20\,\%$ 的黑洞。我们的简单解析模型给出的保留黑洞数量与 $N$ 体模型吻合良好。此外，解析估计表明，对于 $\sigma_\mathrm{BH} \leq 190\,\mathrm{km\,s^{-1}}$，超致密矮星系（UCD）应保留超过 $80\,\%$ 的黑洞。尽管我们的模型不含原初双星，但在拥有 $10^3$ 颗恒星的最致密星团中，我们发现了延迟 SN 爆发的证据，由于动力学形成的双星，其产生的黑洞数量多于初始质量函数（IMF）的预期。这些情况在恒星更多或膨胀的星团中不会出现。