移动网格上的模拟：第三族原恒星的成团形成

宇宙黑暗时代在大爆炸后几亿年结束，当时第一批恒星开始用新光充满宇宙。人们普遍认为这些恒星是孤立形成的，并且质量极大——可能是太阳质量的100倍。在最近的一项研究中，Clark及其合作者表明这一图景需要修正。他们证明，围绕第三族恒星形成的吸积盘极易碎裂，因此第一批恒星应该成团形成，而不是孤立形成。我们在此使用一系列由移动网格代码AREPO执行的高分辨率流体动力学模拟，来跟进这一提议，并研究环境参数对碎裂程度的影响。我们从宇宙学初始条件出发，模拟了五个独立微暗晕的坍缩，经历其中心气体云的失控凝聚，直到第一个原恒星形成，并继续模拟了之后的1000年。在后面的吸积阶段，我们用汇点粒子表示原恒星的光学厚区域。气体迅速在第一个原恒星周围的星周盘中积累，剧烈碎裂产生一小群原恒星。在最初的爆发之后，引力不稳定性周期性地复发，形成质量范围从约0.1到10个太阳质量的额外原恒星。尽管原恒星质量函数的形状、多重性和归一化取决于汇点粒子算法的细节，但在所有情况下都会碎裂成具有不同质量的原恒星，这证实了先前关于第三族恒星成团形成的报告。取决于后期吸积和并合的效率，第三族恒星可能以星团形式进入主序，并且其质量比通常假设的更加多样化。