Simulaciones NBODY de la formación de objetos masivos centrales en sistemas estelares densos bajo rotación.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Los cúmulos estelares densos evolucionan mediante procesos de relajación a largo plazo donde los encuentros de dos cuerpos determinan su estructura. En sistemas compactos, el enfoque gravitacional incrementa la probabilidad de colisiones estelares, lo que puede conducir a un crecimiento desbocado y a la formación de un objeto masivo central. Esta tesis estudia la evolución dinámica temprana de cúmulos densos en el régimen colisional mediante simulaciones directas de N-cuerpos con NBODY6++GPU, enfocándose en la contracción del núcleo, las colisiones estelares y las condiciones para la formación de agujeros negros masivos. Los modelos de cúmulos de masa igual basados en configuraciones de King con distintas concentraciones iniciales (W0 = 2–12) y rotaciones (ω0 = 0.0–1.8) muestran que la concentración es el factor principal en la contracción y la actividad colisional temprana, mientras que la rotación acelera estos procesos. La actividad colisional alcanza su máximo cerca del colapso del núcleo y disminuye posteriormente por efecto de la evolución estelar. Estos resultados respaldan el papel de los cúmulos densos como posibles escenarios de formación de semillas de agujeros negros masivos e intermedios, sensibles a la estructura, rotación y evolución estelar.
Dense stellar clusters evolve through long-term relaxation processes where twobody encounters shape their structure. In compact systems, gravitational focusing increases the likelihood of stellar collisions, potentially leading to runaway growth and the formation of a massive central object. This thesis explores the early dynamical evolution of dense clusters in the collisional regime using direct Nbody simulations with NBODY6++GPU, focusing on core contraction, stellar collisions, and conditions for massive black hole formation. Models of equal-mass King clusters with varying initial concentration (W0 = 2–12) and rotation (ω0 = 0.0–1.8) reveal that concentration primarily drives early core collapse and collision rates, while rotation accelerates these processes. Collisional activity peaks near core collapse and is limited at later stages by stellar evolution. These results support dense clusters as potential sites for the formation of massive and intermediate-mass black hole seeds, sensitive to structure, rotation, and stellar evolution.
Dense stellar clusters evolve through long-term relaxation processes where twobody encounters shape their structure. In compact systems, gravitational focusing increases the likelihood of stellar collisions, potentially leading to runaway growth and the formation of a massive central object. This thesis explores the early dynamical evolution of dense clusters in the collisional regime using direct Nbody simulations with NBODY6++GPU, focusing on core contraction, stellar collisions, and conditions for massive black hole formation. Models of equal-mass King clusters with varying initial concentration (W0 = 2–12) and rotation (ω0 = 0.0–1.8) reveal that concentration primarily drives early core collapse and collision rates, while rotation accelerates these processes. Collisional activity peaks near core collapse and is limited at later stages by stellar evolution. These results support dense clusters as potential sites for the formation of massive and intermediate-mass black hole seeds, sensitive to structure, rotation, and stellar evolution.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Astronomía.
Keywords
Hoyos negros (Astronomía), Estrellas Formación, Estrellas Cúmulos, Colisiones (Astrofísica)