通过光电离反馈形成大质量第三星族(Population III)星系：对CR7的一种可能解释

我们探索通过光电离反馈形成大质量高红移第三星族(Population III, Pop III)星系。我们考虑由早期再电离和附近星系引起的光蒸发导致未经历恒星形成的前驱暗物质晕。一旦这样的晕达到 $\approx 10^9~M_\odot$，对应于 $z\approx 7$ 时光热星际介质（IGM）的 Jeans 质量，原始气体能够塌缩进入晕中，可能产生大质量的第三星族(Pop III)星暴。我们提出该情景可以解释最近在 CR7 中观测到的强 He II 1640~\AA~线发射，这与 $\sim 10^7~M_\odot$ 年轻的第三星族(Pop III)恒星一致。若无光电离反馈情景，如此大质量的第三星族(Pop III)恒星不太可能，因为恒星形成预计会向高于原子冷却阈值（在 $z \approx 7$ 时 $\sim 10^8~M_\odot$）的晕中注入金属。我们使用合并树解析估计通过此通道形成的可观测第三星族(Pop III)星系的丰度，发现 $z=6.6$（CR7 的红移）处数密度约为 $\approx 10^{-7}~{\rm Mpc^{-3}}$。这大约比与 CR7 一样亮的 Ly$\alpha$ 发射体密度低十倍。