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我们今天究竟能在哪里找到第一代恒星的遗迹?

天体物理学 2009-11-13 v1

摘要

近期许多数值研究得出结论,在极高红移处形成的稀有结构(例如最早的第一代恒星和红移 z~6 的明亮类星体)的遗迹,优先位于红移 z=0 时质量最大的星系团中心。本文结合宇宙学结构形成模拟和扩展的 Press-Schechter 形式体系重新探讨了这一问题,并表明典型的第三族恒星遗迹反而更可能出现在群环境中,即质量约为 2×1013h1M2\times10^{13} h^{-1}M_\odot 的暗物质晕中。类似地,最明亮的 z~6 类星体的后代预计存在于中等大小的星系团(质量约为 1014h1M10^{14} h^{-1}M_\odot 量级)中,而非典型明亮 z~6 类星体所处的 1Gpc31\,\mathrm{Gpc}^3 宇宙体积内发现的最大质量超星系团(M>1015h1MM>10^{15} h^{-1}M_\odot)中。过去声称最大质量星系团优先拥有这些遗迹的论断,其根源在于初始化数值模拟所使用的数值方法:为了识别早期低质量晕,仅对感兴趣的宇宙体积中一小块区域进行了足够高分辨率的模拟,并且该区域被选为晚期宇宙体积中质量最大的晕所在之处。因此,整个宇宙体积中最早形成的结构会演化成晚期质量最大的晕这一结论,是通过构造得出的。我们证明,恰恰相反,一个宇宙区域中最早形成的结构在晚期会演化成相对典型的天体。我们提出了用于模拟宇宙体积中最早结构的替代数值方法。

关键词

引用

@article{arxiv.0807.3352,
  title  = {Where can we really find the First Stars' Remnants today?},
  author = {M. Trenti and M. R. Santos and M. Stiavelli},
  journal= {arXiv preprint arXiv:0807.3352},
  year   = {2009}
}

备注

18 pages, 5 figures, ApJ accepted, high resolution version of the paper available at http://www.stsci.edu/~trenti/papers/halo_evolution.pdf