高红移原子冷却晕中的重黑洞种子形成

质量超过原子极限的晕被认为是形成质量超过10^3 M_sun的重黑洞种子的理想环境。当H_2分数被抑制时，预计会导致气体碎裂减少并产生顶部重的初始质量函数。在极端情况下，这可能导致大质量黑洞种子的形成。直到现在，解析初始碎裂尺度以及由此产生的原恒星质量尚未得到可靠检验。使用移动网格代码Arepo结合原始化学网络进行了宇宙学模拟，直到z=11。然后选择了三个质量超过原子冷却质量的晕进行详细检查（通过放大模拟）。最高分辨率模拟解析了密度高达10^-6 g cm^-3 (10^18 cm^-3)并捕获了晕中心100年的碎裂行为。我们的模拟显示晕中心区域发生强烈碎裂，导致大量接近太阳质量的原恒星。尽管碎裂增加，晕产生的原恒星质量谱峰值相对于标准第三族恒星形成晕更高。最重的原恒星在最初100年演化后的吸积率为10^-3-10^-1 M_sun yr^-1，而中心区域的总质量以1 M_sun yr^-1增长。较低分辨率的放大模拟显示系统总质量至少以1 M_sun yr^-1持续吸积10^4年，尽管这些质量如何在快速增加的原恒星之间分布尚不清楚。然而，假设一部分恒星能够继续快速吸积，这些晕中很可能形成质量超过10^3 M_sun的恒星亚群。