极低金属气体中的星际初始质量函数

在通过极低金属原初星系云的片状气体碎片化形成星系的背景下，探索了初始密度（$n_0$）和 H$_2$ 丰度（$x_{\rm H_2,0}$）条件下 filament 气体云的引力坍缩。1D 水动力学模拟发现，云演化主要由初始密度 ($n_0$) 和 H$_2$ 丰度 ($x_{\rm H_2,0}$) 决定。特别是，低密度丝状气体 ($n_0 \lesssim 10^5$ cm$^{-3}$) 的演化在临界 H$_2$ 丰度 ($x_{\rm H_2,cr}\simeq 3\times 10^{-3}$) 处发生分叉，超过该丰度后，HD 冷却超过 H$_2$ 冷却。数值结果表明，星际初始质量函数 (IMF) 可能呈双峰且在亚太阳质量星中存在不足，高质量峰位于 $10M_\odot$ 或 $10^2M_\odot$，取决于初始密度和 H$_2$ 丰度。如果原子云中的气体被紫外辐射或冲击加热，则通过 H$^-$ 反应 H$_2$ 丰度可超过 $x_{\rm H_2,cr}\simeq 3\times 10^{-3}$。此时，高质量峰将为 $O(10) M_\odot$。