尘埃冷却对低金属丰度恒星形成云的影响

关于第一代恒星（星族 III）形成的理论预言其初始质量函数主要由大质量恒星组成，这与现今倾向于产生质量小于 1 倍太阳质量的恒星的初始质量函数形成对比。关于特征恒星质量转变的主流理论预言，其原因是金属丰度增加所提供的额外冷却，特别是尘埃在高密度下提供的冷却。本工作的目的是检验尘埃冷却是否能导致碎裂并造成这种转变。为研究此问题，我们利用高分辨率流体动力学模拟。我们通过求解完整的热能方程来追踪气体的热力学演化，并同时追踪尘埃温度的演化和气体的化学演化。我们模拟了具有不同金属丰度的云，并确定了云在发生引力碎裂时的性质。我们进一步追踪坍缩至 AU 尺度，此时我们用一种简单的非气体物体—— sink 粒子——来替代非常致密、引力束缚且正在坍缩的区域。我们的结果表明，对于低至 $10^{-5} Z_{\odot}$ 的金属丰度，尘埃冷却会产生低质量碎片，因此可能促成低质量恒星的形成。我们得出结论，尘埃冷却影响低金属丰度气体云的碎裂，并且即使在这些非常低的金属丰度下，也对塑造恒星初始质量函数起着重要作用。我们发现特征碎片质量随金属丰度降低而增加，但在我们当前研究考察的金属丰度范围内，未发现初始质量函数行为发生突然转变的证据。