分辨快速吸积原初原恒星内部的三维辐射流体动力学模拟

超大质量恒星的直接坍缩是在高红移处形成超大质量黑洞种子的一种可能途径。尽管以往的三维(3D)模拟表明超大质量恒星通过快速质量吸积形成，但那些能分辨恒星内部的模拟十分有限。我们在此报道分辨恒星内部的快速吸积原恒星演化的三维辐射流体动力学(RHD)模拟。我们使用带有新开发的采用显式 M1 闭合方法的 RHD 求解器的自适应网格加密代码。我们从球形云和湍流云两种不同的初始构型出发，追踪早期演化直至恒星质量达到 $\sim 10~M_\odot$。我们证明，在这两种情形下，均出现半径达 $100\mathrm{-}1000~R_\odot$ 的膨胀原恒星，正如恒星演化计算所预言的那样。其有效温度保持在几千开尔文，且电离光子的辐射反馈太弱，以至于在本工作所考察的时期内无法扰动吸积流。在湍流情形下，由于初始湍流提供的角动量，原恒星以超过开普勒速度 0.4 倍的速度快速自转。原恒星近似为一个扁球体，其赤道半径超过极半径的两倍。我们的结果表明，我们需要考量快速恒星自转，以阐明超大质量恒星形成中真实的 3D 原恒星演化。