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Dynamical modelling of globular clusters: challenges for the robust determination of IMBH candidates
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.7 ) Pub Date : 2020-09-19 , DOI: 10.1093/mnras/staa2821
Francisco I Aros 1, 2, 3 , Anna C Sippel 3 , Alessandra Mastrobuono-Battisti 3, 4 , Abbas Askar 4 , Paolo Bianchini 5 , Glenn van de Ven 1, 2
Affiliation  

The presence or absence of intermediate-mass black holes (IMBHs) at the centre of Milky Way globular clusters (GCs) is still an open question. This is either due to observational restrictions or limitations in the dynamical modelling method; in this work, we explore the latter. Using a sample of high-end Monte Carlo simulations of GCs, with and without a central IMBH, we study the limitations of spherically symmetric Jeans models assuming constant velocity anisotropy and mass-to-light ratio. This dynamical method is one of the most widely used modelling approaches to identify a central IMBH in observations. With these models, we are able to robustly identify and recover the mass of the central IMBH in our simulation with a high-mass IMBH ($M_{\rm IMBH}/M_{\rm GC}\sim4\%$). Simultaneously, we show that it is challenging to confirm the existence of a low-mass IMBH ($M_{\rm IMBH}/M_{\rm GC}\sim0.3\%$), as both solutions with and without an IMBH are possible within our adopted error bars. For simulations without an IMBH we do not find any certain false detection of an IMBH. However, we obtain upper limits which still allow for the presence of a central IMBH. We conclude that while our modelling approach is reliable for the high-mass IMBH and does not seem to lead towards a false detection of a central IMBH, it lacks the sensitivity to robustly identify a low-mass IMBH and to definitely rule out the presence of an IMBH when it is not there.

中文翻译:

球状星团的动力学建模:稳健确定 IMBH 候选者的挑战

银河系球状星团(GC)中心是否存在中等质量黑洞(IMBH)仍然是一个悬而未决的问题。这是由于观测限制或动力学建模方法的限制;在这项工作中,我们探索后者。使用带有和不带有中心 IMBH 的 GC 的高端蒙特卡罗模拟示例,我们研究了假设恒定速度各向异性和质光比的球对称 Jeans 模型的局限性。这种动态方法是最广泛使用的建模方法之一,用于识别观测中的中心 IMBH。使用这些模型,我们能够在模拟中使用高质量 IMBH ($M_{\rm IMBH}/M_{\rm GC}\sim4\%$) 稳健地识别和恢复中心 IMBH 的质量。同时地,我们表明确认低质量 IMBH ($M_{\rm IMBH}/M_{\rm GC}\sim0.3\%$) 的存在具有挑战性,因为有和没有 IMBH 的解决方案都是可能的在我们采用的误差条内。对于没有 IMBH 的模拟,我们没有发现任何特定的 IMBH 错误检测。然而,我们获得了仍然允许存在中央 IMBH 的上限。我们得出的结论是,虽然我们的建模方法对于高质量 IMBH 是可靠的,并且似乎不会导致对中心 IMBH 的错误检测,但它缺乏可靠地识别低质量 IMBH 和绝对排除存在的敏感性不存在时的 IMBH。对于没有 IMBH 的模拟,我们没有发现任何特定的 IMBH 错误检测。然而,我们获得了仍然允许存在中央 IMBH 的上限。我们得出的结论是,虽然我们的建模方法对于高质量 IMBH 是可靠的,并且似乎不会导致对中心 IMBH 的错误检测,但它缺乏可靠地识别低质量 IMBH 和绝对排除存在的敏感性不存在时的 IMBH。对于没有 IMBH 的模拟,我们没有发现任何特定的 IMBH 错误检测。然而,我们获得了仍然允许存在中央 IMBH 的上限。我们得出的结论是,虽然我们的建模方法对于高质量 IMBH 是可靠的,并且似乎不会导致对中心 IMBH 的错误检测,但它缺乏可靠地识别低质量 IMBH 和绝对排除存在的敏感性不存在时的 IMBH。
更新日期:2020-09-19
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