Galactic Nuclear Cluster Formation Via Globular Cluster Mergers
Roberto Capuzzo-Dolcetta
备注：
The contribution consists of 4 pages and 3 eps figures. It refers to a talk presented at the Conference "Reading the book of globular clusters with the lens of stellar evolution", Rome, 26-28 november 2012, to be published in the Conference Proceedings in Memorie della Societa' Astronomica Italiana, edited by P. Ventura and C. Charbonnel
We apply the idea that dense stellar systems in the central region of galaxies are formed via globular cluster mergers to the formation of the nuclear star cluster of the Milky Way, where a massive black hole is present. Our high precision N-body simulations show a good fit to the observational characteristics of the Milky Way nuclear cluster, giving further reliability to the so called migratory model for the formation of compact systems in the inner galaxy regions keywords galaxies: nuclei - galaxies: black holes - galaxies: globular clusters - galaxies: Milky Way - N-body: simulations
The Global Dynamical Atlas of the Milky Way mergers: Constraints from Gaia EDR3 based orbits of globular clusters, stellar streams and satellite galaxies
MOCCA-SURVEY Database I: Assessing GW kick retention fractions for BH-BH mergers in globular clusters
引力波发射的各向异性导致黑洞合并产物获得净动量，反冲速度可达$\sim10^3\text{ km s}^{-1}$，这可能将黑洞从球状星团中踢出。我们估计GW踢保留分数的合并产品假设不同的模型BH自旋大小和方向（MS 0-随机，MS 1-自旋作为质量和金属度的函数，MS 2-恒定值的$0.5$）。我们检查它们如何依赖于BH-BH合并时间和集群的属性。我们分析了GW踢保留分数的影响，中间大规模BH（IMBH）形成的重复合并在GC。我们还计算了合并产物的最终自旋，并研究了它与二元有效自旋的关系。我们利用MOCCA（Monte Carlo Cluster simulAtor）GC模拟的数据得到了一个真实的BH-BH合并样本，根据所研究的模型赋予每个BH自旋值，并根据最新的理论公式计算了反冲速度和最终自旋。我们发现，对于物理驱动的模型，GW反冲保留分数约为$30\%$，并显示对自旋假设的小依赖，但更倾向于集群属性。特别是，我们发现了一个强大的依赖GW踢保留分数集群密度。我们还表明，GW踢保留分数是高的，在最后的生命阶段的集群，但在开始低。最后，我们导出了原始双星的最终自旋与有效自旋之间的关系式，以及动力学双星的最大有效自旋与最终自旋之间的关系式。
The Last Galactic Firework: Timing the last significant merger with stars, globular clusters and $ω$Centauri
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，CY塞尔吉巴黎大学，法国国家科学研究中心）；Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona（巴塞罗那宇宙科学研究所以及巴塞罗那大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究所）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙物理数学研究所（世界顶尖科研中心）、东京大学宇宙射线研究所）
The accretion history of the Milky Way V. The kinematics of most globular clusters trace the merger epochs
Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；Center for Astronomy, Space Science and Astrophysics, Independent University, Bangladesh（孟加拉独立大学天体物理、空间科学与天文学中心）
Formation of globular cluster-rich ultra-diffuse galaxies through mergers
International Centre for Radio Astronomy Research, The University of Western Australia（西澳大利亚大学国际无线电天文研究中心）；National Institute of Technology, Asahikawa College（旭川工业高等专门学校）；ATNF, CSIRO Space and Astronomy（CSIRO空间与天文台射电天文国家设施）；Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University（斯威本科技大学天体物理学与超级计算中心）
Globular clusters in \textsc{OrbIT}: complete dynamical characterisation of the globular cluster population of the Milky Way through updated orbital reconstruction
Università degli Studi di Bologna（博洛尼亚大学）；INAF（意大利国家天体物理研究所）；Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）；Instituto Milenio de Astrofísica MAS（MAS 天体物理研究所）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）
The possible role of stellar mergers for the formation of multiple stellar populations in globular clusters
迄今为止，基于恒星演化模型，讨论了球状星团（GC）中多恒星星族（MSP）形成的多种可能性，包括渐近巨星分支星、快速旋转主序星、超大质量主序星和质量转移的大质量双星。但是，自洽的，非常年轻的GC的动力学模拟通常不被考虑。在这项工作中，我们执行直接$N$体模拟这样的系统总质量高达$3.2\times10^5$ M $_\odot$，考虑到观测约束的原始双星性质，并讨论恒星合并驱动的双星恒星演化和动力学演化的GC。在富含双星的星团中，恒星合并的发生率显著提高，因此由合并驱动的喷射/风污染的气体形成的恒星将出现MSPs。因此，我们强调恒星合并可能是将MSP形成与星团动力学联系起来的重要过程，并且多个MSP形成通道可以自然地协同工作。这里研究的情况下，也考虑到可能的头重脚轻的国际货币基金组织，可能是特别相关的解释高质量分数的MSP（质量预算问题）和没有MSP的年轻和低质量的星团。
Dynamical evolution of stellar-mass black holes in dense stellar clusters: estimate for merger rate of binary black holes originating from globular clusters
我们对球状星团（GC）进行了N体模拟，以估计利用引力波（GW）观测站对双星质量黑洞（BBH）合并的探测率。对于我们的估计，我们只考虑了从GC逃逸的BBH合并（BBH逃逸者）。BBH逃逸者合并更快，因为他们的小半长轴比BBH GC内。N体模拟由于计算量大，不能处理恒星数N ~ 10^6的GC。我们模拟了小N原子团簇（10^4 <~ N <~ 10^5）的动力学演化，并将模拟结果推广到大N原子团簇。从我们的模拟结果中，我们发现BBH性质对N的依赖关系如下。BBH在每个两体弛豫时间以与N成比例的速率从团簇中逃逸。当初始质量密度一定时，BBH逃逸子的半长轴与N成反比。BBH逃逸子的偏心率、初级质量和质量比与N无关。利用BBH性质的这种依赖性，我们从一个N ~ 10^6的GC中人工生成了一个BBH逃逸粒子群，并估计了下一代GW观测站对BBH逃逸粒子合并的探测率。我们假设所有的GC都形成于10或12光年前，它们的初始恒星数N_i=5 x 10^5 - 2 x 10^6，它们的初始恒星质量密度在它们的半质量半径ρ_h，i=6 x 10^3 - 10^6M_sun pc^-3内。那么，当BH滞留分数R_BH=0.5时，BBH逃逸者的检出率为0.5 - 20年^-1。几个BBH逃生者的组成部分，层次三重系统，虽然我们不考虑长期扰动等BBH逃生者我们的估计。我们的模拟表明，BH仍然在一些GC在今天。这…
The SLUGGS survey: combining stars, globular clusters and planetary nebulae to understand the assembly history of early-type galaxies from their large radii kinematics
The Age-Metallicity-Specific Orbital Energy Relation for the Milky Way's Globular Cluster System Confirms the Importance of Accretion for Its Formation
Hierarchical Triples vs. Globular Clusters: Binary black hole merger eccentricity distributions compete and evolve with redshift
National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究所）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；H.H. Wills Physics Laboratory（H.H.威尔斯物理实验室）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理学研究所）；Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学安东·潘内库克天文学研究所）；Gravity Exploration Institute, School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学院重力探索研究所）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校天文与天体物理系）；Adler Planetarium（阿德勒天文馆）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), Northwestern University（西北大学天体物理跨学科探索与研究中心）；NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-Simons 天空人工智能研究所）；School of Physics and Astronomy, Monash University（莫纳什大学物理与天文学院）；OzGrav: Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心）
The Globular Cluster Migratory Origin of Nuclear Star Clusters
核星团（NSC）通常存在于螺旋星系中，以及椭圆星系中心的恒星核（SNi）。越来越多的观测数据表明，这些非常密集的中心恒星聚集体的性质与宿主星系的性质之间存在相关性，这对它们的起源和形成的理论模型的有效性构成了重要的限制。在NSC和SN形成的“迁移合并”模型的框架下，本文首先通过简单的论证得到了在动力学摩擦对球状星团系统演化起主导作用的情况下，NSC/SN质量随时间和母星系速度色散的期望标度。这概括了\cite{TrOsSp}以前的结果，并与现有的观测数据显示NSC/SN质量和星系核球速度色散之间的浅相关性是很好的协议。此外，我们给这个形成模型的预测统计相关性，获得一组参数与银河主机参数。我们发现，迁移模型中的神经干细胞的质量和主机的全球性能之间的相关性再现相当好的观察到的相关性，支持迁移合并模型的有效性。特别是，一个重要的结果是，对于银河系质量的高值，通过合并模型获得的NSC/SN质量值会变平甚至减少，作为星系质量的函数，即$\gtrsim 3\times 10^{11}$ M $_\odot$，与一些越来越多的观测证据一致。
Mass and rate of hierarchical black hole mergers in young, globular and nuclear star clusters
分级合并是双黑洞形成的一个显著特征。在这里，我们提出了一个快速的半解析方法来模拟核星团（NSC），球状星团（GC）和年轻星团（YSC）的层次合并。由于逃逸速度的不同，神经干细胞中的层级合并比GC和YSC中的层级合并更常见。分级BBH的质量分布强烈地依赖于第一代BBH的性质，例如它们的祖先的金属丰度。在我们的基准模型中，我们在NSC中形成质量高达$\sim{}10^3$ M $_\odot$的黑洞（BH），在GC和YSC中形成质量高达$\sim{}10^2$ M $_\odot$的黑洞。当逃逸速度超过100 km~s $^{-1}$时，NSC中允许形成质量为$>10^3$ M $_\odot$的黑洞.等级合并导致的对不稳定的质量间隙和中等质量的黑洞的形成，但只在贫金属的环境。在我们的模型中，局部BBH合并率范围为$\sim{}10$至$\sim{} 60$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$ ;神经干细胞中的分级BBH占$\sim{}10^{-2}- 0.2$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，具有$\sim{}10$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$的强上限。当我们的模型与第二个引力波瞬态目录比较时，我们发现多个形成通道有利于重现所观察到的BBH人口。
The E-MOSAICS project: tracing galaxy formation and assembly with the age-metallicity distribution of globular clusters
我们提出了25个宇宙学放大模拟银河系质量的星系在“建模星团人口大会在宇宙学模拟内鹰”（E-MOSAICS）项目。E-MOSAICS将星团形成、演化和分裂的详细物理模型与EAGLE星系形成模拟相结合。这使得以下的共同形成和共同进化的星系和他们的星团人口，从而实现了长期的承诺，使用球状星团（GC）作为示踪剂的星系形成和组装。模拟结果表明，年龄金属丰度分布的GC人口表现出强烈的星系到星系的变化，导致其演化历史的差异。我们开发了一种形式主义，系统地限制使用GC年龄金属丰度分布星系的组装历史。这些分布的特点是通过13个指标，我们相关的30个数量描述星系形成和组装（如晕属性，形成/组装红移，恒星质量组装时间尺度，星系合并统计），导致20个统计（高度）显着的相关性。GC年龄-金属丰度分布是研究主星系质量增长、金属富集和次合并历史的灵敏探针。没有这样的关系被发现之间的GC和主要的合并，发挥了次主导作用的银河系质量的星系GC的形成。最后，我们展示了GC年龄金属丰度分布如何使宿主星系的合并树的重建，使我们能够确定所有的祖先与质量$M_*\gtrsim10^8$ M $_\odot$的红移$1\leq z\leq2.5$。这些结果表明，宇宙学模拟的共同形成和共同演化的GC和他们的宿主星系成功地解锁的潜力GC作为定量示踪剂的星系形成和组装。
