磁场在第一代恒星形成中的作用——II 结果

从红移z=100的宇宙学初始条件出发，我们模拟了磁场对第三星族（Population III）恒星形成的影响，并将我们的结果与论文I的预测进行比较。在磁场较弱时，我们使用Gadget-2跟踪系统演化。我们引入了一种通过跟踪形变张量演化来处理运动学场的新方法。在此模拟阶段，增长率低于弥散天体物理等离子体（其电阻率极低、磁普朗特数很高）的预期值；我们将其归因于模拟中较大的数值电阻率，对应磁普朗特数约为1。当在z=27时磁场在迷你晕核中开始具有动力学显著性，我们将其映射到均匀网格上，并在Orion2的自适应网格加密MHD模拟中跟踪其演化。Orion2模拟中磁场的非线性演化违背了通量冻结，并与Xu & Lazarian提出的理论一致。在密度约10^10 - 10^12 cm^-3处，磁场接近与动能达到均分。当在Orion2中无磁场进行相同计算时，会形成若干原恒星，质量约1至30 M_sol；而有磁场时，到模拟结束时仅形成一个约30 M_sol的原恒星。因此，磁场抑制了低质量Pop III恒星的形成，产生了顶端重（top-heavy）的Pop III初始质量函数（IMF），并有助于解释未观测到Pop III恒星的原因。