Colisiones fuera de control en cúmulos nucleares de estrellas = Runaway collisions in Nuclear Star Clusters.

Abstract

Los centros de las galaxias albergan cúmulos nucleares de estrellas o agujeros negros supermasivos, o incluso ambos. Los cúmulos nucleares de estrellas son los sistemas estelares más densos y los agujeros negros supermasivos son los objetos más densos del Universo. Hay varias detecciones de agujeros negros supermasivos de alto corrimiento al rojo, sin embargo, su origen y evolución aún se desconocen. Aquí presentamos un nuevo mecanismo para formar agujeros negros supermasivos a través de colisiones en cúmulos nucleares de estrellas. Realizamos un análisis detallado de las simulaciones de N-cuerpos usando el código nbody6++gpu para modelar la evolución en el cúmulo para 10 Myr. Los cúmulos nucleares de estrellas muestran una dinámica estelar de alta velocidad en su centro debido al profundo potencial gravitacional. Después de estos encuentros de alta velocidad, algunas estrellas pueden ser expulsadas del sistema estelar al eliminar algo de energía cinética; estas eyecciones producen una redistribución de la energía que provoca el colapso del núcleo y desencadena colisiones estelares. Eventualmente, una de estas estrellas experimentará casi todas las colisiones, convirtiéndose en el objeto más masivo del sistema. Nuestros resultados muestran que los objetos más masivos alcanzan masas del orden de ∼ 103 M . También encontramos una eficiencia de formación de agujeros negros de alrededor de 30 − 50%, definida como la relación entre la masa del agujero negro y la masa estelar inicial