第一代恒星：X 射线反馈下的形成

我们研究了宇宙 X 射线背景（CXB）对 $z\simeq25$ 处迷你晕中形成的第三族恒星的影响。利用平滑粒子流体动力学代码 GADGET-2，我们获得了足够的数值分辨率，以追踪气体从宇宙学初始条件坍缩至迷你晕中心的过程，直至密度达到 $10^{12}\,{\rm cm}^{-3}$，此时我们形成沉陷粒子。这使我们能够研究 CXB 的存在如何影响气体在完全分子化之前 H$_2$ 和 HD 的形成。通过针对一系列可能 CXB 模型的模拟套件，我们在第一个沉陷粒子形成后对每个模拟追踪了 5000\yr。CXB 提供了两种竞争效应：X 射线既加热气体，又增加自由电子分数，从而允许形成更多的 H$_2$。X 射线加热在 $n\sim1\,{\rm cm}^{-3}$ 以下占主导地位，而额外的 H$_2$ 冷却在 $n\sim10^2\,{\rm cm}^{-3}$ 以上变得更加重要。随着气体退出准流体静力学的“徘徊相”，其对 X 射线变得光学厚，因此 CXB 的主要影响是在中等密度下冷却气体，导致重子坍缩进入暗物质晕的时间提前。在最高密度下，自屏蔽导致在广泛的 CXB 强度范围内出现相似的热力学行为。因此，我们发现恒星形成对 CXB 的存在相对不敏感；即使 CXB 强度变化几个数量级，形成的恒星数量和特征质量仍然非常相似。