第三族超新星与首批星系的形成

当前的数值研究表明，首批星系一次只形成少数几颗恒星，并且只是通过首批重元素逐渐得到增丰。然而，这些模型中的大尺度盒子无法解析原初超新星爆发或其金属元素与周围气体的混合过程，而这可能导致中间出现瞬时的低质量恒星世代。我们提出了宇宙学暗晕中第三族超新星的多尺度一维模型，该模型从爆发的最早期阶段（作为自由膨胀）开始演化。我们发现，如果恒星电离了暗晕，抛射物会与电离氢区（H II region）扫过的致密壳层发生强烈相互作用，可能使其冷却并碎裂成对引力坍缩不稳定的团块。如果恒星未能电离暗晕，爆炸会将金属元素传播到 20-40 秒差距处，然后坍缩，增丰数万太阳质量的原初气体，这与先前认为此类爆炸会“失败”的模型形成对比。在这种情况下，被困在暗晕引力势阱中的低质量恒星的快速形成似乎是不可避免的。因此，与现有模型相比，可能有更多的恒星在更早的时间被卷入首批星系，并带有独特的化学特征。即将由詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）进行的测量可能有助于区分这两种范式。