通过超大质量黑洞并合形成极弥漫星系核

考虑到其速度弥散，早型星系 NGC 1600 具有一个异常巨大（$M_\bullet = 1.7 \times 10^{10} M_\odot$）的中心超大质量黑洞（SMBH），周围环绕着一个大核（$r_\mathrm{b} = 0.7$ kpc），具有切向偏置的恒星分布。我们展示了包含 SMBH 的高分辨率等质量并合模拟，以研究此类系统的形成。选择前身椭圆星系的结构参数以产生类似于 NGC 1600 的并合遗迹。我们测试了 $\rho \propto r^{-1}$ 和 $\rho \propto r^{-3/2}$ 的初始恒星密度斜率，并将初始 SMBH 质量从 $8.5 \times 10^8$ 变化至 $8.5 \times 10^9$ $M_\odot$。随着 SMBH 质量的增加，并合遗迹表现出中心面亮度系统性降低、核尺寸增加以及日益切向偏置的中心速度各向异性。二维运动学图揭示了最巨大 SMBH 下的解耦旋转核区域。恒星核在 SMBH 变成束缚态时迅速形成，而速度各向异性则在 SMBH 双星变硬后更缓慢地发展。模拟的并合遗迹遵循核半径与影响球之间、以及与 SMBH 质量之间的独特关系，与观测到的系统相似。我们发现这些关系作为前身密度斜率的函数存在系统性变化，并提出了一个再现此行为的简单剥蚀模型。最后，我们发现当 SMBH 总质量达到观测值 $M_\bullet = 1.7 \times 10^{10} M_\odot$ 时，与 NGC 1600 的一致性最佳。总体而言，在等质量并合情景下，前身星系 $\rho \propto r^{-3/2}$ 的密度斜率受到强烈支持。