自引力原始盘的化学演化

数值模拟显示，在宇宙第一代结构组装过程中，特别是在第三星族（Pop.~III）和超大质量恒星形成期间，会形成自引力原始盘。其随后的演化预计对于确定第一代宇宙天体的质量尺度至关重要，而这取决于气体温度和主导冷却机制。在此，我们推导了一个单区框架来探索此类盘的化学演化，并表明粘滞加热会导致初始分子气体的碰撞解离。对于 $10 M_\odot$ ($10^4 M_\odot$) 的中心质量和 $10^{-1} M_\odot \text{yr}^{-1}$ 的吸积率，该效应在 10 AU (1000 AU) 尺度上显著，并为稳定盘提供了大量的热输入。如果气体初始为原子态，则在后续演化中保持原子态，且粘滞加热的影响较小。这种额外的热支撑对于非常大质量天体（如第一代超大质量黑洞的前身）的形成尤为相关。因此，粘滞加热的稳定作用减轻了对强辐射背景以保持气体原子态的需求。