面向宇宙学N体模拟的Population III及后续星系形成的半分析框架

我们开发了一种新的Population (Pop) III及随后星系形成的半分析框架，旨在运行于暗物质星系 mergers树上。在我们的框架中，我们考虑了Pop III和II恒星发射的Lyman-Werner通量以及暗物质质子流动速度对Pop III形成临界星系质量的影响。我们的模型以自洫的方式包含Lyman-Werner反馈， 因此Lyman-Werner反馈的空间变化自然出现。Pop III质量取决于星系的属性，可再现 radiative hydrodynamical模拟结果。我们将此框架应用于分辨率为16 Mpc/h的最大盒子大小的高分辨率宇宙学N体模拟中进行统计研究Pop III恒星。一种顶重初始质量函数出现，分布中存在两个峰，分别对应H$_2$ ($20 \lesssim z \lesssim 25$)和原子冷却星系 ($z \lesssim 15$)。在原子冷却星系中可以形成超大质量恒星， 这种超大质量恒星的比例随流动速度的增大而增加。至少需要8 Mpc/h的模拟盒子以及对Lyman-Werner反馈的自洫模型，才能正确地对原子冷却星系中的Pop III形成进行建模。我们的模型预测在z=7.5时，每个星系中都有一个质量为几个$10^9$ Msun的超大质量恒星，这足以再现高红移类星体。