巨原始星是否预富集了 Lyman Alpha 林谷？

我们在宇宙学框架下检讨巨原始星超级新星 ejecta 的动力学演化和统计属性，以确定这一第一批恒星是否能够将宇宙富集到最新 Lyman-Alpha 林谷观测中看到的水平和离散程度。我们演化一个 lambda CDM 模型在 1 Mpc^3 的体积中至红移 z = 15，并在所有暗物质 halo 质量大于 5$\times10^5$ 太阳质量的地方添加“气泡”，其中包含对应第一代巨型星系的超级新星 ejecta。这些初始条件然后演化至 z = 3，比较金属分布和水平与观测结果。在没有进一步星系形成的情况下，原始金属最初包含在 halo 和纤维中。在星系再电化时期（z ~ 6）由于星际紫外背景辐射导致的气体掠�化，金属体积充填因子出现锐利增长。在 z = 3 时，约 2.5% 的模拟体积（约 20% 的总气体质量）被充满金属浓度超过 10^-4 太阳金属量的气体，少于 0.6% 的体积被浓度超过 10^-3 太阳金属量的气体所覆盖。这表明，即使采用最乐观的原始超级新星放置方案以及每个超级新星产生的金属量，仍然无法完全解释当前观测中 Lyman-$\alpha$ 林谷的富集水平和离散程度，除非我们严重低估了 Population III 星系的持续时间。然而，与观测比较显示，Population III 超级新星可以是非常低密度 Lyman-Alpha 林谷的重要捐献者。