超越 Jcrit：抑制原星系 H2 冷却的临界曲线
星系天体物理
2017-02-01 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
早期原星系中 H2 冷却的抑制对超大质量黑洞种子的形成、第一代恒星以及再电离时代具有重要影响。这种抑制可以通过 H2 的光解离（由紫外 Lyman-Werner [LW] 光子引起）或 H-（H2 形成的前体）的光剥离（由红外 [IR] 光子引起）来实现。以往的研究在模拟无金属原星系的化学过程时，通常采用黑体或幂律形状的理想化光谱，并利用单一参数——临界紫外流量，即 Jcrit，来确定 H2 冷却是否被阻止。这可能会产生误导，而且独立于光谱形状，在 (kLW, kH^-) 平面（其中 kLW 和 kH^- 分别为 LW 和 IR 光子引起的 H2 解离速率）上存在一条临界曲线，它决定了原星系能否冷却至约 1000 Kelvin 以下。我们使用单区模型跟踪引力塌缩原星系气体的化学和热演化，以计算该临界曲线，并为其提供了精确的解析拟合。我们通过考虑来自星族合成模型的多种更真实的 Pop III 或 Pop II 型光谱，改进了以往的工作，并对每种光谱进行了完全依赖于频率的 H2 光解离速率计算。我们计算了每种光谱的 kLW/kH^- 比值，以及防止距离为 d 的邻近晕冷却所需的最小恒星质量 M_star（针对各种初始质量函数和金属丰度）。我们提供了抑制 H2 冷却的临界 M_star/d2 值及其解析拟合，可用于未来的研究。
引用
@article{arxiv.1609.02142,
title = {Beyond Jcrit: a critical curve for suppression of H2-cooling in protogalaxies},
author = {J. Wolcott-Green and Z. Haiman and G. L. Bryan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.02142},
year = {2017}
}
备注
9 pages, 7 figures, accepted for publication in MNRAS