伽马射线暴喷流能否冲破第一代恒星?

我们表明，相对论性伽马射线暴（GRB）喷流有可能穿透超大质量第一代恒星（星族III；Pop III）的包层，这是通过利用恒星密度分布来估算喷流光度（通过吸积）及其穿透性得出的。即使Pop III恒星具有无质量损失的超巨星氢包层，由于包层自身长寿命的强吸积，喷流冲破也是可能的。尽管估计Pop III GRB能量极高，E_{γ,iso} ~ 10^{55} erg，但超巨星包层将初始明亮阶段隐藏在茧成分中，导致GRB具有约1000(1+z)秒的长持续时间以及约10^{52} erg s^{-1}的普通各向同性光度（在红移z ~ 20处约为10^{-9} erg cm^{-2} s^{-1}）。由于中心温度较低，中微子-湮灭对Pop III GRB无效，而磁机制是可行的。我们还推导了冲破条件的解析估计，该条件适用于各种前身星模型。发现GRB的光度和持续时间对核心与包层质量非常敏感，为探测高红移暗世纪结束时的首批发光天体提供了可能的探针。