通过间歇性吸积形成超大质量恒星：原恒星盘不稳定性与辐射反馈效率

SMS 的形成是早期宇宙中播种 SMBH 的一种潜在途径。形成 SMS 的一个关键问题是恒星 UV 反馈，这可能通过吸积限制恒星质量增长。在本文中，我们研究了在来自自引力星周盘的真实可变吸积条件下，吸积 SMS 的演化及其 UV 发射率。首先，我们进行了 2D 流体动力学模拟，以跟踪长期的原恒星吸积，直到恒星质量超过 $10^4~M_\odot$。由于引力不稳定性，盘发生碎裂，产生许多小团块，这些团块迅速向内迁移并落到恒星上。因此，产生的吸积历史具有高度时间依赖性：短暂的间歇性吸积爆发之后是较长的相对静默期。我们表明，所谓的直接坍缩模型的星周盘比普通 Pop III 情况更不稳定，并在更短的时间尺度上产生更大的可变性。我们使用获得的吸积历史进行了后处理恒星演化计算。我们的结果表明，无论吸积率具有多强的可变性，随着恒星质量的增加，恒星半径均以几乎恒定的有效温度 $T_{\rm eff} \simeq 5000$ K 单调增加。由于恒星 UV 光子通量低，产生的 UV 反馈太弱而无法阻碍质量吸积，从而验证了我们在流体动力学模拟期间不作恒星反馈的隐含假设。恒星演化对可变吸积的不敏感性归因于以下事实：典型的可变性时间尺度（$\lesssim 10^3$ 年）太短，不足以影响恒星结构。我们论证道，这种演化将持续下去，直到 SMS 最终在恒星质量达到 $\gtrsim 10^5~M_\odot$ 后因广义相对论不稳定性坍缩产生一个大质量黑洞。