人口 III 星初始质量函数的讨论

我们探讨了由细丝状原始气体云在 1D 和 2D hydrodynamical 模拟中发生的坍缩与碎片化过程，并将其与 H2 形成的非平衡过程相耦合。模拟结果表明， Depending on the initial density,原始细丝会发生两次碎片化。若细丝初始密度较低，由于 H2 冷却效果较差，径向收缩较慢。此时细丝倾向于在中心密度达到 $10^{8-9}$ cm$^{-3}$ 之前碎片化形成致密块，此时 H2 通过三体反应的冷却效果显著，碎片质量远大于几十 $M_odot$。相反，若细丝初始密度较高，借助三体反应的 H2 冷却效果更佳，使细丝可收缩至 $n\sim 10^{12}$ cm$^{-3}$。当密度达到此值后，细丝对 H2 线光谱呈现较强的透光性，径向收缩随之几乎停止。在最终的水动力平衡阶段，由于细丝密度的提高，碎片质量降低至 $\approx 1M_\odot$。碎片质量随初始密度的依赖关系可转化为随机高斯密度场局部幅值或母云坍缩时刻的依赖关系。因此，预测人口 III 星的初始质量函数可能呈双峰结构，分别位于 $\approx 10^2 M_\odot$ 和 $\approx 1M_\odot$ 附近，其中相对峰值高度可能取决于坍缩时刻。