金属丰度与冷却物理对碎裂的影响：对直接坍缩黑洞形成的启示

一种极具前景的超大质量黑洞种子形成通道是原初气体云的直接坍缩。我们执行了一系列孤立湍流气体云的三维流体动力学模拟，以研究通过直接坍缩形成大质量黑洞种子的有利条件，探究了云的金属丰度、气体温度下限和冷却物理对云碎裂的影响。我们发现不存在导致碎裂急剧下降的金属丰度阈值。当不存在分子冷却时，金属丰度对碎裂几乎没有影响。当存在分子冷却时，碎裂最多被抑制约 $\sim 25\%$，且在低于 $2\%$ 太阳金属丰度时抑制效果最显著。约 $\sim 10^{4}$K 的气体温度下限在所有参数选择中产生了最大的碎裂下降，使碎裂减少约 $\sim 60\%$。在低于 $2\%$ 太阳金属丰度或温度约为 $\sim 10^{3}$K 时，我们观察到碎裂减少了约 $\sim 20-25 \%$。对于金属丰度为 $2\%$ 太阳金属丰度且温度低于 $10^3$K 的云，温度下限、金属丰度和冷却物理的具体选择对碎裂几乎没有影响。