磁场对第三星族恒星形成的影響

宇宙中第一批恒星即所谓第三星族（Pop III）恒星的形成理论，迄今为止在很大程度上忽视了磁场的影響。作为近期一系列关于Pop III恒星形成磁流体动力学（MHD）方面研究的补充，我们在此开展一组理想化的数值实验，以确定若MHD效应存在，原初原恒星盘的分碎性质将如何被改变。具体而言，从宇宙学初始条件出发，我们聚焦于红移 $z\sim$ 25处一个选定迷你晕的中心区域，在演化的中间阶段插入一个磁场，其归一化至等值能量的一小部分。为探索参数空间，我们考虑了不同的场几何构型，包括均匀、径向、环向和极向磁场构型，其中环向构型最为真实。在插入磁场后，气体的坍缩被追踪约 $\sim$ 8个数量级的密度，直至达到 $10^{15}{\rm \,cm}^{-3}$ 的最大值。我们发现磁场导致气体坍缩的延迟。此外，环向场对坍缩的影响最强，因为它抑制了围绕中心核 emerging 盘的分碎并导致形成质量更大的核。因此，对Pop~III恒星形成及其质量分布的完整理解需要将磁场效应纳入考虑。我们进一步得出结论，理想MHD仅是这一努力的第一步，后续需对耗散效应（如双极扩散和欧姆耗散）进行全面处理。