恒星再电离的效率：自转、金属丰度与初始质量函数的影响
太阳与恒星天体物理
2015-06-23 v1
摘要
我们使用最近的恒星演化轨迹结合一组非LTE、线遮蔽(WM-basic)模型大气，计算了H I (lambda < 912 A)、He I (lambda < 504 A)和He II (lambda < 228 A)电离莱曼连续谱(LyC)中的光子产生率。LyC产生效率的中位数为Q_LyC = (6+/-2)x10^60 每太阳质量恒星形成的LyC光子数（范围[3.1-9.4]x10^60），对应于每太阳质量/年10^{53.3+/-0.2} 光子/秒的修订校准。氦连续谱中的效率在太阳金属丰度下为Q_HeI ~ 10^60 光子/太阳质量、Q_HeII ~ 10^56 光子/太阳质量，在低金属丰度下更大。在z = 7时，为维持再电离对抗复合所需的临界恒星形成率为rho_SFR = (0.012 Msun/yr/Mpc^3) [(1+z)/8]^3 [(C_H /3) (0.2/ f_esc)，对应于IGM团块因子C_H = 3和LyC逃逸分数f_esc = 0.2的基准值。LyC产生效率的提升与金属丰度、C_H和f_esc一起，是评估IGM再电离是否在z ~ 7前完成的重要因素。同生星暴在前5 Myr内的蒙特卡洛抽样光谱在远紫外(1500A)、LyC(900A)和莱曼边缘(912A)处具有内禀流量比F(1500)/F(900) = 0.4-0.5和F(912^-)/F(912^+) = 0.4-0.7。这些比率可用于校准星暴中的LyC逃逸分数。
引用
@article{arxiv.1501.01976,
title = {The Efficiency of Stellar Reionization: Effects of Rotation, Metallicity, and Initial Mass Function},
author = {Michael W. Topping and J. Michael Shull},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.01976},
year = {2015}
}
备注
17 pages (with 13 figures and 3 tables), accepted to Astrophysical Journal