Primordial magnetic fields and formation of molecular hydrogen
我们研究的原始磁场的热和电离的后复合时代的历史的影响。特别是，我们计算的耗散的原始磁场由于双极扩散和衰变的星系际介质（IGM）中的湍流和崩溃的晕的影响和计算的影响改变的热和电离历史上形成的分子氢。我们发现，在$2 \times 10^{-10} {\rm G} \la B_0 \la 2 \times 10^{-9} {\rm G}$范围内的磁场强度，在IGM和塌陷晕的分子氢分数可以增加5到1000倍的情况下，没有磁场。我们讨论了分子氢含量增加对紫外光子辐射转移和宇宙第一结构形成的影响。
2008-04-22 astro-ph
A relativistic calculation of super-Hubble suppression of inflation with thermal dissipation
我们研究了具有热耗散的暴胀产生的原初密度扰动的演化。本文对从热膨胀时代到辐射主导宇宙的初始微扰演化进行了全面的相对论分析。重点是跟踪初始扰动的绝热和等曲率模式之间的比率。这一结果被用来计算一个可检验的因素：超哈勃抑制的原始扰动的功率谱。我们表明，基于暖膨胀的情况下，超哈勃抑制因子，$s$，膨胀与热耗散至少是0.5。该预测不依赖于模型参数的细节。如果$s$大于0.5，则意味着在暴胀时期，摩擦参数$Γ$大于哈勃膨胀参数$H$。
2000-09-05 astro-ph gr-qc
Formation of Primordial Galaxies under UV background Radiation
用一维片层模型研究了紫外背景辐射下河前云的饼状坍缩。在这里，注意力集中在阐明的基本物理学的热演化的银河系前云暴露于扩散紫外线辐射。因此，我们精确地处理电离光子的辐射传递，解决了氢分子和原子的化学反应。H $_2$ Lyman-Werner带对紫外辐射的自屏蔽作用也被考虑在内，该带调节氢分子的光解离。结果表明，当紫外背景辐射为$10^{-22} (ν/ν_L)^{-1} {\rm erg~ s^{-1} cm^{-2} Hz^{-1} str^{-1}}$时，云的演化发生分叉，其临界质量为$M_{\rm SB} = 2.2\times 10^{11} M_\odot [(1+z_c)/5]^{-4.2}$，其中$z_c$为最终坍缩时期。一个质量比$M_{\rm SB}$大的云，由于H $_2$谱线的发射，在煎饼坍缩时冷却到$5\times 10^3$ K以下，并经历最初的星暴。薄饼可能以无耗散的方式演化成一个维力化系统。因此，这导致了在$3\lsim z_c \lsim 10$的无耗散星系的形成。质量小于$M_{\rm SB}$的云不能在煎饼坍缩后不久通过H $_2$辐射冷却，但可以在收缩到旋转势垒的过程中冷却。这很可能导致像$0\lsim z_c \lsim 4$那样的红移相对较低的耗散星系的形成。本研究结果提供了一个坚实的物理机制，控制恒星形成效率的星系前云。在标准CDM宇宙学的…
2000-01-11 astro-ph
The exoplanet-host star iota Horologii: an evaporated member of the primordial Hyades cluster
我们发现，系外行星宿主星iota Horolosium，别名HD 17051，属于所谓的毕宿星团，是在原始毕宿星团内形成的，并已蒸发到目前的位置，40 pc远。这一结果是通过使用拉西拉天文台（ESO，智利）的HARPS光谱仪研究这颗恒星的声学振荡而明确获得的。除了$ι$ Hor属于毕宿星流的事实外，我们还给出了它与毕宿星团中其他恒星具有相同金属丰度、氦丰度和年龄的证据。他们是在同一时间，在同一片原始云中一起形成的。这一结果对恒星形成理论具有重要意义。它还表明，观测到的这颗系外行星宿主恒星的金属丰度约为太阳的两倍，是原始的，而不是由行星系统形成期间的行星吸积引起的。
2008-03-13 astro-ph
A Limit on Primordial Small-Scale Magnetic Fields from CMB Distortions
由于重子-光子流体的大粘度，空间变化的原始磁场可以在复合时期之前有效地消散。我们表明，这种耗散可能会导致可观察到的化学势μ和康普顿y扭曲的宇宙微波背景辐射（CMB）光谱。来自FIRAS的μ和y的当前上限约束磁场在共移动相干长度\approx 400 pc和\approx 0.6 Mpc之间具有强度B_0 < 3 \times 10^{-8}高斯（缩放到现在）。这代表了迄今为止小规模原始磁场的最强上限。
2000-06-30 astro-ph hep-ph
Warm Dark Matter: Clues to Primordial Phase Density from the Structure of Galaxy Halos
冷暗物质范式成功地解释了许多比星系更大尺度的现象，但似乎预测星系晕更集中，并且具有比观察到的更粗糙的子结构。赋予宇宙暗物质一个小的原始速度色散保留了冷暗物质方案在大尺度上的成功预测，并提高与晕结构的协议。一个"相密度“$Q$，成比例的非相对论性物质的逆熵，估计相对论去耦热或退化残骸粒子的质量$m_X$，与粒子类型的数值因子，但没有宇宙学参数。由于$Q$不能增加无耗散，无碰撞的物质，在一个给定的速度分散有一个最大的空间密度;这个"相包装“的约束消除了奇异密度预测的CDM。核心半径和晕圈圆速度的尺度类似于简并矮星。粒子速度也过滤原始扰动的尺度取决于$Q$和粒子分布的细节。粒子候选人的温暖的物质进行了简要的讨论，温暖的热遗迹有所观察到的质量密度需要去耦之前的QCD时代，因此超弱相互作用与热标准模型粒子。
1999-12-29 astro-ph
Evolution of a hot primordial gas in the presence of an ionizing ultraviolet background: instabilities, bifurcations, and the formation of Lyman limit systems
研究了电离紫外辐射下原初气体的热不稳定性和热反应不稳定性的时间演化。我们得到的条件（取决于密度，温度和紫外线辐射强度）有利于形成多组分介质。非线性效应，特别是那些可归因于不透明度的效应，可以发挥重要作用。在某些参数状态下，即使系统控制参数缓慢演变并且系统在电离平衡或接近电离平衡处开始，也可能发生电离状态远离电离平衡的剧烈、快速演变。从数学上讲，这些快速变化可以最好地理解为对应于电离平衡的溶液表面中的分叉的表现。这些不稳定性的天体物理学意义在于，它们构成了一种非引力机制（热反应不稳定性），即使在电离紫外辐射加热过程的影响下，也能使具有适度初始波动的孤立空间区域与周围环境解耦。特别是，孤立的，解耦的区域与相对较高的中性氢密度可能会导致，这些可能与莱曼α云的高柱密度或莱曼限制系统。
1997-02-03 astro-ph
The Origin of Primordial Magnetic Fields
我们认为，在星系中用法拉第旋转测量（FRM）在高红移和低红移下观测到的大尺度场$\sim μ$ G起源于在QHPT之后存在的稠密热等离子体中自然发生的电磁涨落。我们将预测的场演化到现在。包含相干磁场的区域的大小由于较小区域的融合（聚合）而增加。预测了在红移z $\sim 10$处，共动$\sim 1$ pc区域上的磁场$\sim 10 μG$。这些磁场的数量级比先前预测的创造原始磁场的情况要大。视线平均磁场（MF）$\sim$ $10^{-2}$ $μ$ G，对FRM有效，在红移z $\sim$ 10处的1 Mpc共动区域上获得。在坍缩成z为$\sim$ 10的星系（共动大小为$\sim$ 30 kpc）时，磁场被放大到$\sim 10 μ$ G。这表明，在QHPT之后立即产生的MF，由涨落耗散定理预测，可能是在星系中的FRM在高红移和低红移下观察到的$\sim μG$场的起源。
2008-01-17 astro-ph
On star formation in primordial protoglobular clouds
利用一个新的恒星形成物理模型（Padoan 1995），我们检验了球状星团（GC）是由原始质量涨落形成的可能性，其质量尺度（$10^8$ - $10^9$ M $_{\odot}$）是由$H_2$的非平衡形成机制从CDM谱中选出的。我们发现，这样的云能够转换成一个束缚系统（GC）和约0.02到晕星的总质量的约0.003。富含金属的气体被超新星爆炸从GC中驱散，形成星系盘。这些GC，晕和磁盘之间的质量比取决于预测的IMF，这是一个普遍的流体湍流统计的结果。它们还取决于重子与非重子质量的比值$X_b$，并且与在典型的螺旋星系中观测到的$X_b \approx 0.1-0.2$的值相当。计算出的GC（$5\times 10^5$ M $_{\odot}$和30 pc）的质量和半径与银河系的平均值吻合得很好。该模型预测的指数截止恒星IMF低于0.1 M $_{\odot}$的GC和0.6 M $_{\odot}$的晕。在每个星系生命的前两个Gyr期间，在原始云中形成的相当大的恒星导致了大量的超新星和高的蓝色光度。
1996-04-11 astro-ph
Star formation in disk galaxies driven by primordial H_2
我们表明，气态\HI盘原始组成的外部辐射场照射可以开发一个多相介质的温度在10^2和10^4 K之间，由于形成分子氢。对于给定的\HI柱密度，存在辐射场的临界值，低于该临界值，只有冷\HI相可以存在。由于类星体背景的时间递减，气体在复合后开始缓慢冷却，直到达到暖相的最低稳定温度，达到临界红移$z=z_{cr}$。低于此红移，分子氢的形成促进了向冷\HI相的快速转变。我们发现，具有$10^{20}\simlt N_{HI}\simlt 10^{21} cm^{-2}$的原星系盘在$T\sim 10^4$ K处引力稳定，并且只有在盘中心部分的气体冷却到温度$T\simlt 300$ K之后，才能在$z \simlt z_{cr}\sim 2$处开始其恒星形成历史。在低气体表面密度和低动力学质量的星系中，这种延迟的星爆阶段可以破坏盘并使它们逐渐消失。这些天体可能对微弱的蓝色星系群有很大的贡献。
1997-07-16 astro-ph
Formation of Massive Primordial Stars in a Reionized Gas
我们使用宇宙学流体动力学模拟前所未有的分辨率来研究形成的原始恒星在电离气体在高红移。我们的方法包括所有相关的原子和分子物理学，以跟踪星前气体云的热演化到非常高的密度~10^{18} cm^{-3}。在我们的宇宙学模拟中，我们在一个再电离区域内定位了一个恒星形成气体云。当气体云的质量约为40 Msun时，第一次逃逸坍缩被触发。我们表明，云核保持稳定的化学热不稳定性，也对重力变形在其整个演变。因此，形成了一颗原恒星种子，它以约10^{-3} Msun/年的速度吸积周围的热气体。我们利用推导出的吸积率进行了原恒星演化的计算。当它到达零年龄主序星时，它的质量是M_ZAMS ~40 Msun。我们认为，由于获得的M_ZAMS是一样大的坍缩母云的质量，最终的恒星质量应该接近这个值。这样的大质量（而不是特别大的质量）原始恒星被认为是通过爆炸形成黑洞的超新星/超超新星来引起宇宙早期的化学富集，也可能是高红移伽马射线暴的祖先。最近发现的超贫金属恒星的元素丰度模式表明，它们可能是从星际介质中诞生的，这些星际介质是由这些大质量原始恒星的超新星富含金属的。
2007-08-07 astro-ph
Vertical Structure of Gas Pressure-Dominated Accretion Disks with Local Dissipation of Turbulence and Radiative Transport
本文计算了一个局部吸积盘的垂向结构，其中磁共振驱动的MHD湍流的耗散加热与辐射冷却相平衡。加热，辐射传输，和冷却计算自洽的结构，通过求解辐射MHD方程的剪切盒近似。使用一个完整的三维和节能代码，我们计算这个磁盘段的结构超过五个冷却时间的跨度。经过短暂的松弛期，统计稳定状态的发展。测量高度以上的中平面在单位的比例尺高度H预测的Shakura-Sunyaev模型，我们发现，磁盘大气向上伸展，光球上升到约7 H，与传统的分析模型预测的约3 H相反。这种更广泛的结构，以及光球高度的波动，可能会导致出射光谱偏离普朗克形式。耗散分布在中面约3 H的区域内，但在更高的高度上非常弱。由于耗散的波动在远离中平面的地方特别强烈，出射的辐射通量可以跟踪耗散波动，其滞后仅为盘的平均冷却时间的0.1- 0.2倍。耗散分布中的长时间尺度不对称性也可以导致从盘的顶表面和底表面出现的通量的显著不对称性。辐射扩散主导坡印廷通量在整个磁盘的垂直能量流。
2005-10-26 astro-ph
Primordial Magnetic Fields in the Post-recombination Era and Early Reionization
我们探讨了原始磁场如何影响复合后宇宙的热历史和电离历史。在复合之后，宇宙变得大部分是中性的，这也导致了辐射粘性的急剧下降。原始磁场然后可以通过双极扩散和足够小的尺度，通过产生衰减的MHD湍流将其能量耗散到星系际介质（IGM）中。这些过程可以显著地改变后复合宇宙的热历史和电离历史。我们表明，红移至磁吉恩尺度及以下高斯平滑的当前值$B_{0}=3\times 10^{-9}$的磁场的耗散效应可能会引起汤姆森散射光学深度$τ\ga 0.1$，尽管不在解释最近WMAP偏振观测所需的红移范围内。我们还研究了原初场诱导$z \ga 15$形成亚星系结构的可能性。我们表明，早期结构形成诱导的纳米高斯磁场是潜在的能够产生早期再电离的WMAP数据暗示。未来的宇宙微波背景观测将对探测原始磁场演化产生的修正电离历史和约束其强度非常有用。
2004-10-20 astro-ph gr-qc
Formation and Evolution of Planetary Systems (FEPS): Primordial Warm Dust Evolution From 3-30 Myr around Sun-like Stars
本文介绍了斯皮策太空望远镜（Spitzer）上的红外线阵列相机（IRAC）获得的74颗年轻（t <3000万年）类太阳恒星（0.7 < M（恒星）/M（太阳）< 1.5）样本的数据。这些是斯皮策遗产科学计划的一个子集，名为行星系统的形成和演化（FEPS）。使用IRAC，我们研究的部分年轻的恒星，表现出3.6-8.0微米的红外辐射超过预期的恒星光球，作为年龄的函数从3-30百万年。对这种过量辐射的最直接的解释是，在星周盘的内部区域（< 3天文单位）存在热（300- 1000 K）尘埃。74颗年轻恒星中有5颗显示出强烈的红外线过剩，其中4颗估计年龄在3-10百万年之间。虽然我们从5个光学厚盘中检测到过量，并且从我们样品的其余部分中检测到光球发射，但我们在这些波长处没有从光学薄盘中检测到任何过量发射。我们比较我们的结果与吸积盘分数在以前的研究中检测到的，并使用合奏的结果放置额外的约束光学厚，原始磁盘的耗散时间尺度。
2005-11-09 astro-ph
The Magnetic Field Spectrum in a Plasma in Thermal Equilibrium in the Epoch of Primordial Nucleosynthesis
原始等离子体中的低频磁场谱作为宇宙中磁场的可能起源（例如，Tajima等人，1992年以及Cable和Tajima，1992年）。我们导出了原始等离子体中的磁场谱，特别是在原始核合成时期。Cable和Tajima（1992）基于涨落耗散定理对电磁涨落的开创性研究得到了推广。我们的模型同时描述了等离子体中的热效应和碰撞效应。它是基于动力学描述与BGK碰撞项。结果表明，Cable和Tajima（1992）发现的零频峰减小。在高频下，黑体谱是自然获得的，而不需要它们所使用的链接过程。在低频率（$ω\leq 4ω_{pe}$，其中$ω_{pe}$是电子等离子体频率），它示出的磁场频谱具有更多的能量比真空中的黑体频谱。
1997-08-27 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Moduli Entrapment with Primordial Black Holes
我们认为，在早期宇宙中的原始黑洞可以提供一个有效的解决方案，在弦宇宙学中的Stein-Steinhardt模量过冲问题。当宇宙在普朗克尺度附近产生时，理论中所有可用的态都被强相互作用和宇宙学粒子产生所激发。在低能理论中，重态被描述为带电和带磁的黑洞的气体。这种黑洞的气体迅速捕获了出现在黑洞质量和电荷之间的关系中的模量，并使它们的vev通常接近普朗克尺度。从那里，模量可以缓慢地滚入具有正真空能量的谷，在那里可以开始膨胀。在宇宙膨胀的过程中，黑洞气体将红移，因为膨胀将黑洞逐出视界。
2004-10-31 astro-ph gr-qc hep-ph
Collapse of Primordial Gas Clouds and the Formation of Quasar Black Holes
讨论了原星系气体云流体动力坍缩过程中类星体黑洞的形成。用三维数值模拟方法分析了这些系统的耗散坍缩和长期动力学演化。计算集中在内部重子成分的最后坍缩阶段，因此忽略了暗物质的存在。两种类型的初始条件被认为是：均匀旋转的球形云，和非旋转的椭球云。在这两种情况下，云最初都是冷的，均匀的，离旋转支持（$T/|W| \approx 0.1$）不远。虽然动力学演化的细节敏感地依赖于初始条件，最终配置的定性特征不。大多数气体被发现分裂成小而致密的团块，最终形成类似银河系凸起的球状组成部分。大约5%的初始质量以光滑的气体盘的形式保留下来，该气体盘在外部球体的引力势阱中旋转。如果一个质量为$\gsim10^6M_\odot$的中心种子黑洞形成，它可以通过从盘中稳定吸积而成长，并在不到$5\times 10^8\,$年的时间内达到典型的类星体黑洞质量$\sim10^8M_\odot$。在缺乏足够大质量的种子的情况下，在圆盘的强烈自引力内部区域的动力学不稳定性将抑制气体的稳定吸积，并可能阻止类星体的立即形成。
1994-01-16 astro-ph
