宇宙中的第一束喷流：第一代恒星的原恒星喷流
天体物理学
2009-11-11 v1
摘要
我们利用磁流体动力学嵌套网格模拟研究了第一代恒星形成驱动的原恒星喷流。模拟从5.1×10^4太阳质量的慢旋转球形云团开始，云团中均匀分布磁场，随后跟随从中心数密度n=10^3 cm^-3演化至n≈10^23 cm^-3。我们构建了四个模型，参数分别在初始磁场强度和角速度上不同。在所有模型中，均在n≈10^22 cm^-3时形成≈10^-3太阳质量的原恒星，符合一维计算结果。此时，磁通密度从初始值放大了10个数量级。因此，形成的原恒星拥有约10^6 G的磁场，远高于当前类似天体的磁通密度，这反映出在原始气体云中磁场耗散效果不佳。若初始磁场B > 10^-9 (n/10^3 cm^-3)^(2/3) G，则会启动原恒星喷流，其喷流速度在原恒星质量达到(4-6)×10^-3太阳质量时达到≈70 km/s，且约3-10%的吸积物从中心区域被喷出。由于这些喷出物与周围物质相互作用，在喷流两端形成扩张的冲击波。若喷流持续扫除周围气体——这些气体本可吸积到中心恒星或周围盘面——则第一代恒星的最终质量可显著降低。此外，喷流后冲击波形成的致密区域有助于促进化学反应（如H_2和HD的形成），这为早期宇宙中后续低质量恒星形成提供了可能的环境。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0605146,
title = {The First Jet in the Universe: Protostellar Jets from the First Stars},
author = {Masahiro N. Machida and Kazuyuki Omukai and Tomoaki Matsumoto and Shu-ichiro Inutsuka},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0605146},
year = {2009}
}
备注
12 pages, 2 figures, Submitted to ApJL, For high resolution figures see this http://www2.scphys.kyoto-u.ac.jp/~machidam/primordial/MS20707v1.pdf