第一星系中原初超大质量恒星的形成
星系天体物理
2015-06-19 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们利用三维流体动力学模拟，研究了温暖（~8000 K）原初气体云的引力坍缩，将其作为超大质量恒星（SMS; >10^5 Msun）的候选前身星；模拟包含了 H_2 和 H 的所有相关冷却过程，这些过程可能诱发云碎裂。这是此类首次解析原恒星形成的模拟。我们发现该云经历了失控坍缩，而未发生主要的碎裂事件。尽管在密度约为 ~10^-13 g/cm^3 时，通过三体反应 H_2 丰度大幅跃升，但由于光学厚度较大，其冷却效率仍然低下，温度保持在 >3000 K。当云的中心核心在密度约为 ~10^-8 g/cm^3 时对连续辐射变得不透明时，形成了一个质量约为 ~0.2 Msun 的流体静力学原恒星。该原恒星通过致密丝状流的快速吸积，在约 1 年内增长至质量 ~1 Msun、半径 ~2 AU。凭借 ~2 Msun/yr 的高吸积率，预计该原恒星将在其寿命内演化为 SMS，最终坍缩为早期宇宙（z~7）观测到的超大质量黑洞的种子。
引用
@article{arxiv.1404.4630,
title = {Formation of an embryonic supermassive star in the first galaxy},
author = {Kohei Inayoshi and Kazuyuki Omukai and Elizabeth J. Tasker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.4630},
year = {2015}
}
备注
6 pages, 6 figures, Accepted for publication in MNRAS