含黑洞子系统星团的存活

近期观测在诸如 Arches 星团等致密恒星形成区探测到顶端重初始质量函数（IMF）。此类 IMF 是否存在于球状星团等年老致密恒星系统中难以约束，因为大质量恒星已变为黑洞（BHs）和中子星（NSs）。然而，恒星动力学研究表明 BHs/NSs 影响星团的长期演化。遵循 Breen & Heggie (2013) 并进行两成分 $N$-体模拟，我们展示了这种动力学影响如何与 IMF 的形状相关联。通过研究 BH 子系统与全局之间的能量平衡，我们发现为恰当描述星团演化，有必要采用修正的两体弛豫时间 $T_{rh,p} = T_{rh}/\psi$。由于 $\psi$ 依赖于 BH 的总质量分数 $M_2 / M$ 以及质量比 $m_2 / m_1$，星团瓦解时间对 BHs 或 IMF 的性质敏感。特别是，经由少体遭遇抛射的 BH 逃逸率与质量 segregation 相关。在强潮汐场中，顶端重 IMF 易导致星团快速瓦解及 BH 主导暗星团的形成，这表明观测到的具有致密核的大质量 GCs 不太可能拥有极端顶端重 IMF。随着未来引力波观测提供 BHs/NSs 的独特信息，有望结合多信使观测以更好地约束年老星团的 IMF。