Simulazioni di ammassi stellari: formazione ed evoluzione di binarie di buchi neri

La formazione e l’evoluzione dei buchi neri all’interno degli ammassi stellari rappresentano un importante canale per la produzione di sistemi binari in grado di mergere emettendo onde gravitazionali. In questo lavoro vengono introdotti i principali aspetti teorici relativi alla gravità e alla generazione delle onde gravitazionali, per poi analizzare i processi dinamici che regolano l’evoluzione degli ammassi stellari e delle binarie di buchi neri, con particolare attenzione ai meccanismi che possono portarle al merger. Per mezzo del codice Rapster, vengono simulati ammassi stellari e merger di binarie di buchi neri al loro interno, analizzando in particolare l’influenza del raggio di metà massa iniziale e della frazione iniziale di binarie. I risultati mostrano una chiara dipendenza del numero di merger dalle condizioni iniziali: il numero cumulativo di merger presenta un andamento esponenziale decrescente al crescere del raggio di metà massa, ed esponenziale crescente all’aumentare della frazione iniziale di binarie. Gli ammassi più compatti risultano quindi maggiormente efficienti nella produzione di merger, mentre una maggiore popolazione binaria iniziale favorisce le interazioni dinamiche e la formazione di sistemi destinati alla coalescenza. L’analisi dei canali evolutivi evidenzia inoltre il ruolo predominante delle interazioni a tre corpi e delle successive espulsioni delle binarie, mentre il merger gerarchico risulta un processo poco efficiente nelle condizioni considerate.