第三星族双星的宇宙学影响

我们采用改进的、更现实的第三星族 (Pop III) 恒星演化模型，展示了 Pop III 双星恒星反馈的结果。为了便于有意义的比较，我们考虑了固定在 60 个太阳质量 (Msun) 的 Pop III 恒星总质量，这些质量要么包含在单颗恒星中，要么分配给两颗各 30 Msun 的双星，或者分配给一颗 45 Msun 和一颗 15 Msun 的不对称情况。虽然所有情况下 resulting HII 区域的大小相当，但双星周围的 HeIII 区域明显小于单星的情况。因此，预计 He$^{+}$ 1640 埃复合线会变得弱得多。由于可能的爆炸路径存在不确定性，超新星反馈表现出极大的多样性。如果至少有一颗组分恒星作为超新星 (hypernova) 死亡，其能量比传统核心坍缩超新星高出约十倍，那么宿主迷你晕内的气体将被有效吹出，从而将星际介质 (IGM) 化学富集到平均金属丰度为 $10^{-4}-10^{-3}$ 太阳金属丰度 (Zsun)，范围延伸至约 2 kpc。然而，单星更有可能坍缩成黑洞，伴随的爆炸至多非常微弱。因此，早期化学富集的有效性将显著降低，这与低质量双星不同，后者至少有一个组分可能有助于重元素的产生和扩散。如果近距双星能够形成大质量 X 射线双星，还会引入重要的新反馈物理机制，导致 IGM 在恒星 HII 区域范围之外被预热和电离。