Modelado por colisión de perfiles de densidad de cúmulos estelares nucleares

Resumen Un agujero negro supermasivo rodeado por un denso cúmulo estelar nuclear reside en el centro de muchas galaxias. En este entorno denso, las colisiones de alta velocidad ocurren con frecuencia entre las estrellas. Aproximadamente el 10% de las estrellas dentro del cúmulo estelar nuclear de la Vía Láctea colisionan con otras estrellas antes de evolucionar fuera de la secuencia principal. Las colisiones afectan preferentemente a las estrellas altamente ligadas, que orbitan más rápido y pasan por regiones de la más alta densidad estelar. Con el tiempo, las colisiones configuran, por lo tanto, las propiedades en masa del cúmulo estelar nuclear. Examinamos el efecto de las colisiones en el perfil de densidad estelar del cúmulo. Mostramos que las colisiones producen un punto de inflexión en el perfil de densidad, que puede ser determinado analíticamente. Variando el perfil de densidad inicial y el modelo de colisión, caracterizamos la evolución del perfil de densidad estelar durante 10 Gyr. Encontramos que las poblaciones antiguas, inicialmente angulosas, exhiben una ruptura alrededor de 0.1 pc en su perfil de densidad, mientras que los perfiles de densidad bajos mantienen su forma inicial fuera de 0.01 pc. El perfil de densidad inicial se conserva siempre fuera de unas pocas décimas de parsec independientemente de las condiciones iniciales. Generalizamos este modelo a un núcleo galáctico arbitrario y mostramos que la ubicación de la ruptura por colisión puede ser estimada simplemente a partir de las propiedades nucleares. Por último, comentamos sobre las implicaciones de las colisiones para la luminosidad y el color de las estrellas en el cúmulo interno modelado por colisión.