首批恒星的形成

理解首批恒星的形成是现代天体物理学和宇宙学的前沿课题之一。它们的出现标志着宇宙黑暗时代的终结，即大爆炸后几亿年，并通过产生电离光子和初始的重化学元素富集，导致了早期宇宙的根本性转变。我们在此回顾我们的知识现状，将我们新兴图景中已充分理解的部分与需要更多工作的部分区分开来。原初恒星形成的独特之处在于，其初始条件可以直接从宇宙结构形成的 Lambda 冷暗物质 (LCDM) 模型中推断出来。结合由分子氢介导的气体冷却，人们可以可靠地识别出原初恒星形成的区域，即所谓的迷你晕 (minihalos)，其总质量约为 ~10^6 M_sun，并在红移 z~20-30 时发生坍缩。在此框架下，多项研究定义了一个初步的标准模型，其主要结果是首批恒星主要是大质量的。该模型最近已被修正，以包含原恒星盘中普遍存在的碎裂模式，使得原初恒星形成的典型结果可能是形成双星或小质量多重星系统。我们还将讨论由于存在动力学上显著的磁场、自湮灭 WIMP 暗物质的加热或宇宙射线而对该标准图景的扩展。最后，我们将讨论实证检验我们理论模型的可能策略。