LCDM 框架下古老球状星团的相对与绝对年龄
星系天体物理
2022-01-24 v2
摘要
银河系中的古老球状星团（GCs）年龄约为 130 亿年，将其形成时期置于再电离时代。我们基于高红移（z>6）下两个或多个原子冷却晕的合并，提出了这些系统形成的新情景。第一代恒星在一个迷你晕中心经历剧烈爆发式形成，该迷你晕通过在其冷却时间尺度（~1.5 亿年）内经历一次主要合并，增长至氢冷却阈值以上（晕质量 M_h~10^8 Msun）。后续的次要合并和持续的气体吸积将原始气体带到晕中心，创造可触发新恒星形成事件的条件。随后，GC 周围的暗物质晕在宿主星系晕组装过程中被剥离。迷你晕合并仅在由 LCDM 参数决定的短红移窗口内有效，这使我们能对古老 GCs 的年龄分布做出强预测。从宇宙学模拟我们得到平均合并红移 <z>=9 和窄分布 Dz=2，意味着平均 GC 年龄 <t_age>=13.0+/-0.2 Gyr，包含 ~0.2 Gyr 的恒星形成延迟。定性上，我们的情景再现了其他古老 GCs 的一般性质（特征质量和数量、金属丰度与银心距离的反相关、径向分布），但与年龄不同，这些性质通常取决于重子物理的细节。除了改进的年龄测量，利用詹姆斯·韦伯空间望远镜进行的超深引力透镜观测可能在 z~10 直接验证该模型。
引用
@article{arxiv.1502.02670,
title = {The relative and absolute ages of old globular clusters in the LCDM framework},
author = {Michele Trenti and Paolo Padoan and Raul Jimenez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1502.02670},
year = {2022}
}
备注
ApJL accepted, minor content changes to highlight the robust predictions for GC ages; for an animated version of Fig. 1 (minihalo mergers movie) see http://www.ph.unimelb.edu.au/~mtrenti/trenti_padoan_jimenez_2015_fig1_GC_movie.gif