首批星系：化学增丰、混合与恒星形成

利用三维宇宙学模拟，我们研究了一个总质量为 10^8 M_sun、在红移 z = 10 处坍缩的首批星系的并合过程。我们的主要目标是追踪由一颗对不稳定超新星在其一个微晕前身中爆发所产生的重化学元素的输运。为此，我们在光滑粒子流体动力学代码中引入了一种高效算法，该算法将湍流混合近似为扩散过程。我们研究了在有和没有随后在邻近微晕中形成的第三族恒星的辐射反馈情况下的这种混合。我们的模拟使我们能够约束第二代恒星形成在首批星系本身内部以及超新星爆发后维里化的微晕内的初始条件。我们发现大多数微晕未受电离辐射或超新星遗迹的影响，而有些则被显著光加热并增丰至超临界水平，可能导致低质量第三族甚至第二族恒星的形成。在新形成星系的中心，10^5 M_sun 的冷密气体均匀增丰至 10^-3 Z_sun，处于坍缩状态，表明将形成一群第二族恒星。因此，詹姆斯·韦伯空间望远镜可能探测到的首批星系，已经包含了在较低红移处熟悉的恒星族群。