利用恒星考古学约束原初初始质量函数

我们提出了一种新的近场宇宙学探针，用于研究第一代恒星的初始质量函数（IMF）。具体而言，我们利用银河系大规模无偏巡天中的恒星总数来约束第三代恒星（Pop III）IMF的低质量极限。我们采用基于暗物质并合树的蒙特卡洛抽样，结合对最重要反馈机制的处理，用半解析方法模拟了类银河系晕中的早期恒星形成历史。假设对数平坦的Pop III IMF并改变其低质量极限，我们推导了这些第一代恒星预期幸存者的数量，并利用它们来估计在恒星考古巡天中探测到此类Pop III化石的概率。根据我们的分析，寻找可能的Pop III幸存者最有前景的区域是银河系的恒星晕，这是未来巡天的最佳目标。我们发现，如果在选择效应受控良好的 $4 \times 10^6$（$2 \times 10^7$）颗晕星样本中未探测到真正的Pop III幸存者，那么我们可以以68%（99%）的置信水平排除原初IMF延伸至 $0.8 M_\odot$ 以下的假设。利用 Hamburg/ESO 巡天的样本量，我们可以初步以95%的置信水平排除质量低于 $0.65 M_\odot$ 的Pop III恒星，尽管这存在显著的不确定性。为了充分发挥我们方法的潜力，需要未来的大型巡天采用统一、无偏的选择策略进行高分辨率光谱后续观测。