宇宙黎明时期富水盘中形成的星子
星系天体物理
2025-07-31 v3
摘要
原初(或第三星族星)超新星是宇宙中第一批伟大的核合成引擎,它们产生了后来行星乃至生命形成所需的元素。过去的研究认为,行星形成的兴起是渐进的,直到宇宙平均金属丰度超过临界值后(约为宇宙当前年龄的一半),其形成速率才达到峰值。在此,我们表明,在大爆炸后2亿年,即第一批星系形成之前,在第一批宇宙爆炸的碎片中,围绕低质量恒星形成的星子(类地行星的前身)可以形成,这比之前认为的时间要早得多。第三星族对不稳定超新星可以抛射出超过100倍太阳质量的金属,产生了金属丰度增强至 0.1 Z 的致密云核。在我们的宇宙学模拟中,这样一个质量仅为1-2 M(金斯质量)的云核坍缩形成一个原行星盘,在其中距离其0.46-1.1 AU的0.46-1.1倍太阳质量的恒星周围形成了数个地球质量的星子。该原行星盘的HO质量分数仅比当今太阳系低几倍,且星子形成发生在恒星的水雪线之内。这提出了宇宙中第一批行星可能富含水,类似于太阳系中地球的可能性。
关键词
引用
@article{arxiv.2501.08375,
title = {Planetesimals Formed in H$_2$O-Rich Disks at Cosmic Dawn},
author = {Eduard I. Vorobyov and Daniel J. Whalen and Muhammad A. Latif and Alexander M. Skliarevskii and Christopher Jessop and Ryoki Matsukoba and Takashi Hosokawa and Devesh Nandal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.08375},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 8 figures, under review by ApJL