早期星形成与星际初始质量函数在星系中的演化

人们常常认为，星系中星际初始质量函数(IMF)在早期时期是顶端浓厚的。如果IMF取决于如豪斯质量这样的质量尺度，而该质量尺度由于当时温度普遍较高而在较早时期具有更大值，那么这种顶端浓厚的假设在物理上是合理的。本文在当前证据与理论基础上提出，IMF在上端保持普适的萨尔珀特形式，但在特征质量以下会变平，如果该特征质量随时间可能有所变化。许多被归因于早期IMF顶端浓厚的证据，包括G型星问题普遍存在、星系簇中重元素丰度较高以及高红移星系中大质量恒星形成率较高，都可以通过这种IMF来解释，前提是特征质量在星系演化早期阶段高出数倍。然而，星系质量到光比例的显著差异以及大量暗物质以恒星残骸形式存在，却不易通过这种方式来解释，因为这需要对IMF形式及其变化作出更为极端且不太合情的假设。无金属的“第三型”星预计将拥有仅由大质量恒星组成的IMF，这些星可能有助于解释一些被归因于早期IMF顶端浓厚的证据，同时也对早期宇宙的能量情况和化学富集作出重要贡献。