利用最贫铁恒星对第三代恒星形成的限制

我们研究了恒星形成微晕和第三代恒星初始质量函数对银河系晕金属丰度分布函数 (MDF) 以及 [Fe/H]<-3 处增碳星与正常碳星性质的影响。在我们的研究中，我们使用了一个受数据约束的银河系形成并合树模型，该模型已得到改进，能够自洽地描述微晕中调节恒星形成的物理过程，包括 Pop III IMF 的欠采样。我们发现，只有在包含恒星形成微晕时，MDF 的低 Fe 尾部才能被正确重现，表现出一个由原初暗弱超新星印记的增碳贫金属星构成的台地。在低效率恒星形成微晕（< $10^{-3}$ $M_\odot$/yr）中，Pop III IMF 的不完整采样极大地限制了双不稳定性超新星的产生，其前身星质量为 $m_{\rm popIII}$=[140-260] $M_\odot$，即使假设 Pop III IMF 是平坦的也是如此。因此，在由 PISNe 污染程度超过 50% 的环境中形成的第二代恒星极其罕见，约占 [Fe/H]<-2 处总恒星群体的 0.25%，这与最近的观测结果一致。MDF 的低 Fe 尾部强烈依赖于 Pop III IMF 的形状和质量范围。鉴于当前的统计结果，我们发现具有 $m_{\rm popIII}$=[10-300] $M_\odot$ 的平坦 Pop III IMF 模型被观测所排除。我们提出了向下延伸至更低质量、具有 $m_{\rm popIII}$=[0.1-300] $M_\odot$ 的 Pop III 恒星的可检验预测。