约束支持核心坍缩超新星遗迹中水形成的最小晕质量

我们给出了一项模拟，探究宇宙学极小晕中低质量第三星族超新星遗迹内水的形成，并就此提供了能够足够快再坍缩并在高密度下有效混合金属的主极小晕质量的暂定下限。我们从宇宙学初始条件出发，并在中心密度发生灾难性再坍缩时结束模拟，据此报告水丰度。在第三星族恒星寿命期间，极小晕（M$= 5 \times 10^5$ M$_{\odot}$）被吹散，因此微弱超新星爆发（E$_{\mathrm{SN}} = 5\times 10^{50}$ ergs）完全不受限于极小晕的维里半径。模拟结束时，整个遗迹各处均无显著水形成，且中心再坍缩区域难以将首批金属并入自身，保持低金属丰度。大部分金属通过双极外流从核心喷出进入虚空，并在极低密度下达到峰值金属丰度$\mathrm{Z} \sim 10^{-6}\ \mathrm{Z}_{\odot}$。该极小晕质量足够低，使得再坍缩时标对于此种构型成为早期宇宙水形成的主要途径而言不合理。我们还与一次常规核心坍缩超新星（E$_{\mathrm{SN}} = 10^{51}$ ergs）进行比较，发现相同效应但被放大。因此，我们可以推测，发生受限爆发所需的最小极小晕质量——也即水形成的可能性——至少为$10^{6}$ M$_{\odot}$，且超新星遗迹的化学-热演化对宿主极小晕质量的敏感度高于对其内部第三星族恒星质量的敏感度。