第一代恒星的质量谱

我们进行了包含非平衡原始化学的宇宙学流体动力学模拟，获得了 59 个孕育第一代恒星的迷你晕。将这些迷你晕作为初始条件，进行局部三维辐射流体动力学模拟，以研究第一代恒星的形成。我们发现三分之二的迷你晕孕育了多颗恒星，其余则只形成单颗恒星。模拟中发现的恒星质量范围为 $1\,M_\odot \la M \la 300\,M_\odot$，峰值位于几十个 $10\,M_\odot$ 处。大多数质量 $\ga 140\,M_\odot$ 的超大质量恒星作为单星诞生，尽管并非所有单星都是超大质量恒星。我们还发现少数质量 $\la 1\,M_\odot$ 的恒星因引力三体相互作用被抛射至远离质心的位置。形成恒星的迷你晕中包含双星系统的频率约为 50%。我们还通过累加模拟中第一代恒星的贡献，研究了恒星残骸的丰度模式。结果表明，如果将我们实验中获得的质量谱向低质量端移动 0.2 dex，该丰度模式与低金属丰度的阻尼莱曼阿尔法系统或极贫金属（EMP）恒星的模式相容。如果我们考虑 EMP 恒星诞生于未与其他物质混合的单个迷你晕残骸中的情况，由于大多数超大质量恒星作为单星诞生，对不稳定超新星（pair instability supernova）的化学特征将更为显著。