Phoenix 模拟中原始恒星形成区与第二代恒星形成之间的联系

我们介绍了 {\em Phoenix 模拟}，这是一套高分辨率宇宙学模拟，包含流体动力学、原始气体化学、第三族(Population III)和第二族(Population II)恒星形成与反馈、紫外辐射转移，以及以 $\Delta t$=200 kyr 保存的输出。该套模拟在 \npiii 个不同区域中采样了 73,523 个独立的原始恒星形成事件，并在累计 156.25 Mpc$^3$ 体积内于 $z \geq 12$ 前形成了 \ngii 个第二代富金属星团。导致富金属恒星形成的区域最多包含 $167$ 颗原始恒星，其中 78.7 \% 的区域经历过多种类型的原始超新星。以富金属周围云团衡量的原始区域范围高度可变：平均区域半径约为 $\sim 3$ kpc，测得半径分布的 95 \% 置信限约为 $\sim 5-7$ kpc。对于持续的恒星形成，我们发现第二代恒星的金属丰度分布与随后的第二族恒星形成相似，两种分布均跨越极贫金属([Z/H]$\sim-7$)到超太阳([Z/H]$\sim0.8$)。我们发现第二代恒星的金属丰度与前身超新星的构型无强依赖关系，第二代恒星的平均金属丰度为 $-1.73 <$[Z/H]$<-2.15$。最后，我们构建了一个可解释的回归模型，用于预测初光后前 7-18 Myr 内 \piii 恒星系统的富金属影响半径。该模型预测半径的 $R_2 \gtrsim 0.4$，均方误差 $\leq 0.06$。预测半径的概率分布函数与观测半径相比表现良好，在所有建模时间下 Jensen-Shannon 距离 $\lesssim 0.2$。