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宇宙正午时超级星团周围富氮、高压星云团块

星系天体物理 2023-11-07 v3

摘要

强引力透镜为研究在本地宇宙中罕见的超级星团的形成与早期演化提供了宝贵机会。Sunburst Arc 是一个被透镜放大的宇宙正午星系,宿主一个年轻超级星团并有漏出的莱曼连续辐射。通过分析档案 HST 图像以及来自 VLT/MUSE 和 X-shooter 的发射线数据,我们构建了该星团及其周围光致电离星云的物理模型。我们确认该星团年龄 4\lesssim4\,Myr,质量极大 M107MM_\star \sim 10^7\,M_\odot 且其中心成分紧致至数秒差距,并发现气相金属丰度 Z=(0.22±0.03)ZZ=(0.22\pm0.03)\,Z_\odot。该星团被 105M\gtrsim 10^5\,M_\odot 的致密云团包围,这些云团在十秒差距内可能被恒星辐射加压至 P109Kcm3P\sim 10^9\,{\rm K}\,{\rm cm}^{-3}。它们应具有大中性柱密度 NHI>1022.5cm2N_{\rm HI} > 10^{22.5}\,{\rm cm}^{-2} 以抵御辐射压的快速抛射。这些云团可能含尘,因其显示硅的气相耗尽,并且若 NHI>1024cm2N_{\rm HI} > 10^{24}\,{\rm cm}^{-2} 或进一步沉向星团中心,可能利于二次恒星形成。探测到强 NIII]λλ{\rm N III]}\lambda\lambda1750,1752,我们推断重氮富集 log(N/O)=0.210.11+0.10\log({\rm N/O})=-0.21^{+0.10}_{-0.11}。这要求在高压云团中由质量大于 60M60\,M_\odot 的大质量恒星在至多 4 Myr 内高效保留 500M\gtrsim 500\,M_\odot 的氮。我们提出高压云团起源于慢速大质量恒星抛射物的部分或完全凝聚,这可能对球状星团中多星族之谜有重要启示。

关键词

引用

@article{arxiv.2301.10790,
  title  = {Nitrogen-enriched, highly-pressurized nebular clouds surrounding a super star cluster at cosmic noon},
  author = {Massimo Pascale and Liang Dai and Christopher F. McKee and Benny T. -H. Tsang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2301.10790},
  year   = {2023}
}

备注

27 pages, 11 figures, Published in ApJ