III 族恒星超新星如何决定首批星系的性质

大质量 Pop III 恒星可作为高能超新星死亡，在早期宇宙中播撒金属并决定首批星系的性质。这些星系在 $z \gtrsim 10$ 时质量约为 $10^9$ Msun，被认为是银河系的祖先。本文利用 ENZO 代码进行高分辨率辐射流体动力学模拟，研究来自 Salpeter 类与顶端重初始质量函数（IMF）的 Pop III 超新星遗迹（SNR）对首批星系形成的影响。我们的结果表明，顶端重 Pop III IMF 的 SNR 产生更多金属，导致更高效气体冷却以及首批星系中更早的 Pop II 恒星形成。在这些星系的中心区域可形成数百至数千颗 Pop II 恒星。这些恒星的金属度为 $10^{-3}$ 至 $10^{-2}$ Zsun，高于极贫金属星（EMP）。其质量函数遵循幂律分布 $dN(M_*)/dM_* \propto M_*^{\alpha}$，其中 $M_*$ 为恒星质量，$\alpha = 2.66 - 5.83$，且对顶端重 IMF 更陡。因此我们发现在大多数原始星系中 EMP 星并不典型。