第三星族 X 射线双星及其对早期宇宙的影响
高能天体物理现象
2023-03-29 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
第一批 X 射线双星（XRBs）种群预期会影响早期宇宙中气体的热态与电离态。尽管这些 X 射线源被预言对高红移可观测信号（如宇宙黎明的中性氢 21 cm 信号与宇宙 X 射线背景）具有重要影响，其性质却鲜有探究，致使理论模型缺乏依据。本文中，我们建模了一个由零金属丰度恒星产生的 X 射线双星种群。我们探索其性质如何依赖于所采用的原初恒星初始质量函数（IMF），发现其对双星数目与 X 射线产生效率有强烈影响。我们还给出了 XRB 及其 X 射线发射与本地恒星形成率之间的标度关系，可用于数值模拟中的子网格模型以改进 X 射线反馈方案。具体而言，我们发现星系际介质中 X 射线反馈的均匀性与强度强烈依赖于 IMF。底重 IMF 导致 XRB 分布更平滑，但光度比较顶重 IMF 低数个量级。顶重 IMF 导致空间上更不均匀但强烈的 X 射线发射。中等 IMF 具有强烈的 X 射线反馈，同时在星系际介质中维持均匀的发射。这些 X 射线反馈的差异未来可通过宇宙黎明中性氢 21 cm 线的测量来探测，这为我们提供了一种约束第三星族 IMF 的新途径。
引用
@article{arxiv.2303.03435,
title = {Population III X-ray Binaries and their Impact on the Early Universe},
author = {Nina S. Sartorio and A. Fialkov and T. Hartwig and G. M. Mirouh and R. G. Izzard and M. Magg and R. S. Klessen and S. C. O. Glover and L. Chen and Y. Tarumi and D. D. Hendriks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03435},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS, 17 pages, 9 figures