微金属增丰云中经超竞争吸积形成超大质量恒星

质量 $\gtrsim 10^{5}~M_{\odot}$ 的直接坍缩黑洞（DCBH）形成是高红移超大质量黑洞起源的一个有前景的图景。通常认为 DCBH 只能在原初气体中形成，因为金属增丰会增强冷却能力并导致碎裂成更小的团块。然而，这种环境中实际发生的情况尚未被详细探究。在此，我们研究金属增丰对云的影响，通过开展流体动力学模拟来追踪不同金属增丰程度 $Z/Z_{\odot}=10^{-6}-10^{-3}$ 下的云演化。在 $Z/Z_{\odot}=10^{-6}$ 以下，金属度无影响，超大质量恒星与少量低质量恒星一同形成。当金属度更高 $Z/Z_{\odot} \gtrsim 5 \times 10^{-6}$ 时，尽管尘埃冷却确实促进了云核的碎裂并产生约几千颗低质量恒星，但吸积流优先将气体供给中心大质量恒星，后者如同原初情形一样成长为超大质量。我们将此形成模式称为{\it 超竞争吸积}，其中仅中心少数恒星成长为超大质量，而大量其他恒星竞争气体储库。一旦金属度超过 $10^{-3}~Z_{\odot}$ 且金属线冷却开始起作用，由于吸积率降低，中心恒星无法成长为超大质量。通过超竞争吸积形成超大质量恒星为种子黑洞打开了一扇新窗口，它放宽了金属度的条件并提高了种子黑洞的丰度。