低金属丰度下辐射反馈对恒星质量上限的限制：金属丰度与吸积率的依赖关系

我们研究了在不同吸积率和金属丰度下，形成中恒星的辐射反馈所设定的恒星质量上限。为此，在假设球对称稳态流动的情况下，我们数值求解了原恒星及其周围吸积包络的结构。作为吸积包络中多尘部分的尘埃茧的光深，对来自恒星表面的直接光和作为尘埃热辐射再发射的漫射光是不同的。结果表明，改变金属丰度会定性地改变辐射反馈抑制吸积流的方式。在固定吸积率为 $10^{-3}M_{\odot} {\rm yr^{-1}}$ 的情况下，当 $Z \gtrsim 10^{-1}Z_{\odot}$ 时，直接光和漫射光共同作用阻止质量吸积。当 $Z \lesssim 10^{-1}Z_{\odot}$ 时，漫射光不再有效，仅由直接光限制质量吸积。当 $Z \lesssim 10^{-3}Z_{\odot}$ 时，HII 区的形成在终止吸积中起重要作用。由此得到的恒星质量上限随金属丰度降低而增加，在 $Z = 1Z_{\odot} - 10^{-4}~Z_\odot$ 范围内从几倍 $10~M_\odot$ 增至 $\sim 10^3~M_\odot$。我们还展示了高质量恒星形成核心的辐射光谱如何随金属丰度降低而变化。首先，光谱的峰值波长在 $1Z_{\odot}$ 时位于 $30 \mu {\rm m}$ 附近，在 $Z \lesssim 0.1 Z_\odot$ 时蓝移至 $< 3 \mu {\rm m}$。其次，由无定形硅酸盐带导致的 $10 \mu \rm{m}$ 处的特征，在 $1Z_{\odot}$ 时表现为凹陷，但在 $Z \lesssim 0.1 Z_{\odot}$ 时变为凸起。利用这些光谱特征，我们可以通过即将到来的观测，在附近的低金属丰度环境中搜寻大质量吸积原恒星。