核合成、加冷与第一颗星星的质量函数
天体物理学
2009-11-10 v2
摘要
我们对第一个星星是否为非常质量星(VMS; M > 140 太阳质量)的假设进行了批评。我们回顾了支持 VMS 存在的两大主要证据：(1) 极其金属贫乏银河系星云中金属丰度显示出 VMS enrich 的证据；(2) WMAP 获得的高电子散射光学深度(tau_e)需要 VMS 才能在一致的 LambdaCDM 宇宙学下实现加冷。VMS 的超新星产出模式与星云中 Fe 峰和 r 过程丰度不兼容。包括 Type II 超新星和/或来自金属-free 前体的"超级超新星"(8-40 太阳质量)的模型更能解释观测到的趋势。通过简单的金属输运模型，我们估计星云金属化会在 z ~ 20 时约 10^8 年后抑制金属-free 星 formation。由于金属-free 星的辐射效率在约 120 太阳质量处达到峰值，随质量增大而下降，因此一种在 M ~ 10-20 太阳质量处无下限且无 VMS 的初始质量函数(IMF)可最大化辐射预算，同时仍符合核合成证据。独立于星云形成模型，此类 IMF 无低质量星的假设是合理的。使用用于 H I 和 He II 加冷的半解析模型，我们发现此类 IMF 能再现 tau_e = 0.10-0.14，与 WMAP 数据范围一致。我们基于这些结果结论，指出 VMS 并非满足常用证据限制的必要条件。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0401376,
title = {Nucleosynthesis, Reionization, and the Mass Function of the First Stars},
author = {Jason Tumlinson and Aparna Venkatesan and J. Michael Shull},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0401376},
year = {2009}
}
备注
final version accepted for ApJ Volume 612, September 2004