极低金属丰度环境下中等特征恒星质量的物理机制

如果相当一部分金属存在于尘埃中，那么金属丰度高于临界值（约 $10^{-6}$-$10^{-5}Z_\odot$）的恒星形成核能够通过尘埃冷却发生碎裂，从而产生低质量核。尽管高于临界金属丰度，但在 $10^{-5}$-$10^{-4}Z_\odot$ 左右的金属丰度范围内，低质量碎裂被禁止。在该范围内，三体 H$_2$ 形成在低温（约 100K）下开始，由此产生的加热导致温度急剧跃升，使得恒星形成核的中心部分暂时处于流体静力学平衡且高度呈球形。由于缺乏 elongation（伸长），核心在随后的尘埃冷却阶段不会经历碎裂。最小碎裂质量由 H$_2$ 形成加热前的 Jeans 质量决定，其值可高达约 $10M_\odot$。对于高于约 $10^{-4}Z_\odot$ 的金属丰度，H$_2$ 形成在三体反应开始之前几乎已通过尘埃表面反应完成，从而使得低质量恒星形成成为可能。这一机制或许能解释从富碳恒星统计中推断出的贫金属恒星特征质量高于太阳邻域的现象。