极小晕中恒星形成与金属增丰的上限

分析了极小晕中驻留恒星的负辐射反馈。发现抑制恒星形成的最有效机制是由驻留恒星的红外光子通过${\rm H^-}$的光致剥离提供。结果表明，在任何新形成的原子冷却晕中，(总恒星质量,金属度)可置于一个严格上限($\sim 1000{\rm M_\odot}$, $-3.3\pm 0.2$)，实际值可能显著更低。这对高红移原子冷却晕中恒星和超大质量黑洞种子的形成具有重要物理影响，涉及低温金属冷却、尘埃形成和碎裂等过程，并对高红移星系光度函数的暗端和宇宙再电离产生直接后果。由于极小晕作用减弱和原子冷却晕中Pop III恒星贡献增强的综合效应，再电离时期星系的光度函数可能受到显著影响。即将公布的Planck高频仪器数据关于再电离光深的结果可能对极小晕中这一恒星形成物理过程提供重要约束和独特探测。作为一个数值例子，若质量低于$1.5\times 10^{8}{\rm M_\odot}$的极小晕无显著贡献，则再电离光深预计不超过$0.065$；而若允许质量低至($10^7{\rm M_\odot}$, $10^{6.5}{\rm M_\odot}$)的极小晕形成恒星且不受此自调节物理过程约束，则再电离光深预计将分别超过$(0.075,0.085)$。