LCDM宇宙学中的第一代恒星

我们利用光滑粒子流体动力学进行了一组大规模高分辨率宇宙学模拟，以研究LCDM宇宙学中首批发光天体的形成。我们追踪了八个早期结构中原始气体云的坍缩，并记录了首批恒星形成云团性质的离散性。我们的首批天体跨越了从z~10到z~50的形成红移，并覆盖了一个数量级的晕质量范围。我们发现，尽管形成红移和环境存在显著差异，但所有模拟天体中中心恒星形成云团的物理性质非常相似。云团的物理性质与宿主晕的自旋、质量或并合历史几乎没有相关性。由于密度更高，较高红移下的原恒星天体坍缩进展更快，这加速了氢分子的形成，增强了初始冷却，并缩短了动力学时标。恒星形成云团的质量范围很广，从几百到几千太阳质量不等，并呈现出多种形态：有些具有近乎旋转支撑的盘状结构；另一些形成扁平球体；还有一些形成棒状结构。所有云团都发展出一个单一的原恒星“种子”，在中心气体对H2冷却线变得光学厚之前，该种子不会碎裂成多个天体。此时，中心瞬时吸积率在不同天体间差异显著，其中盘状结构的吸积率最小。恒星形成云团的形成时代和性质对宇宙学参数的值很敏感。