层级增长与宇宙星形成：富化、外流与超新星率

我们评估了不同初始暗核结构最小质量下的宇宙星形成历史，并考虑了现实的气体外流。以 10^{7} - 10^{8} 太阳质量为最小暗核质量且外流效率适中，我们再现了当前的质子分数以及原始星际介质（IGM）的早期化学富化。正常恒星形成强度也受到观测的良好约束：除非在非常低的红移处，否则必须以椭圆星系中的星形成为主。预测了星中质子比例、类型 Ia 和 II 超新星事件率。将与 z=0-2 范围内的超新星观测进行比较后，我们对类型 Ia 超新星的时间延迟（需约 4 亿年才能拟合数据）、祖星质量下限（2 - 8 太阳质量）以及再现类型 Ia 超新星的白矮星比例（约 1%）设定了强有力的约束。必须限制 270 太阳质量以下零金属恒星在初始暴走中的形成强度，以避免原始星际介质的过早富化。只有约 10 - 20% 的金属物质来自非常高红移处的第三星团（Population III）星。其余 80 - 90% 的金属物质则由形成正常恒星的星系在较晚时刻抛射出来，其最大外流效率出现在约红移 5 处。我们得出结论，要产生足够的离子化光子以实现在约红移 15 时的早期 IGM 完全再电离，必须有约 10^{-3} 的质子质量以第一代大质量恒星形式存在。