Revisiting The First Galaxies: The epoch of Population III stars
我们调查的过渡，从原始的人口III（Pop III）恒星形成正常的Pop II恒星形成的第一个星系使用新的宇宙流体动力学模拟。我们发现，虽然第一批恒星的种子与金属的宿主星系，他们不能维持显着的外流，以丰富星系际介质，即使假设头重脚轻的初始质量函数。这意味着Pop III恒星的形成可能会在宇宙的不同非富集区域持续到z~6，然后最终被宇宙再电离关闭。在单个星系中，Pop II恒星的金属生产和恒星反馈在20-200百万年内超过Pop III恒星，这取决于星系质量。
2013-08-09 astro-ph.CO
Impact of Population III stars on the astrophysical gravitational-wave background
本文研究第三星族双黑洞对致密双星并合产生的天体物理引力波背景的影响，基于最先进模拟发现其贡献极小且不影响引力波谱，而第三代探测器网络将更容易探测到单个此类双星，从而进一步降低其残余贡献。
2024-09-25 astro-ph.CO
Gravitational wave background from population III binaries
目前的恒星形成模型暗示，星族III恒星的双星比例是非零的。这种双星的演化必然导致了致密天体双星的形成。本文估计了起源于这类双星的引力波背景，并讨论了它的可观测性。人口III二进制的性质进行了研究，使用二进制人口合成代码。我们数值模拟的背景，我们考虑到偏心双星的演变。来自星族III双星的引力波背景在100 Hz以下占主导地位。如果二进制分数大于0.01，则背景将可通过LISA和DECIGO检测到。来自星族III双星的引力波背景将在100 Hz以下占主导地位。LISA，ET和DECIGO应该很容易看到它，或者在没有检测到的情况下，对第三星族恒星的性质提供非常强的限制。
2012-05-10 astro-ph.CO
Detecting gravitationally lensed population III galaxies with the Hubble Space Telescope and the James Webb Space Telescope
完全由第三星族（popIII）恒星组成的小星系可能会在高红移下形成，并可能构成此类恒星的最佳探测器之一。在这里，我们探索的前景，探测引力透镜的流行III星系背后的星系团J0717.5+3745（J 0717）与哈勃太空望远镜（HST）和即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。通过J 0717放大图对z~7-15的pop III星系模拟星表进行投影，我们估计了透镜数计数随通量检测阈值的变化。我们发现，正在进行的HST调查CLASH，针对共25个星系团，包括J 0717，可能会检测到少量的流行III星系，如果在这些系统中的重子的1%已转换为流行III星。使用J 0717的JWST曝光，这个极限可以被推到重子的~0.1%。超深JWST观测的非透镜场预计会做得更糟，但将能够探测到的光度之间的中间在HST/CLASH和JWST观测J 0717流行III星系。我们还解释了如何在z=7-10的星系光度函数的电流测量可以用来约束流行III星系模型非常高的恒星形成效率（~10%的重子转换成流行III星）。
2012-11-27 astro-ph.CO
Population III Star Formation in Magnetized Primordial Clouds
利用三维理想MHD模拟研究了原始坍缩云的演化和原第III星族星的形成。我们计算了磁化原始云的演化，从星前阶段，直到原人口III恒星形成后的时代，空间分辨秒差距尺度的云和次AU尺度的原恒星。原星族III星的形成过程是由母云的转动能与磁能之比来表征的。当转动能大于磁能时，在原星族III恒星形成和双星或多星系统出现之前，坍缩的原始云发生碎裂。相反，当磁能大于转动能时，大于100 km s^-1的强喷流由围绕原星族III星的星周盘驱动，而没有碎裂。因此，即使在早期宇宙中，磁场在恒星形成过程中也起着重要作用。
2010-05-11 astro-ph.CO
Chemical enrichment of Damped Lyman Alpha systems as a direct constraint on Population III star formation
阻尼Ly-alpha吸收体（DLAs）可以用来测量气相金属丰度在大宇宙学回望时间与高精度。在再电离时期（z > 6）的深处，仍然可以使用Ly-alpha的红色跃迁精确地测量相对丰度。在这里，我们研究DLAs的化学演化，使用约束模型的星系和IGM的演变，以确定在何种程度上DLA丰度测量可以探测人口III富集。我们发现，如果第III族到第II族跃迁的临界金属丰度小于10^-4 Zsun，那么当z小于8时，宇宙第III族SFR为零。然而，在高红移（z ~ 6）的情况下，低质量星系（晕质量< 10^9 Msun）中仍然保留着星族III的化学特征。这是因为光电离反馈抑制了这些星系中恒星的形成，直到相对较低的红移（z ~ 10），并且保留了早期第三星族恒星形成的化学记录。我们的模型DLA作为这些星系分配给他们一个质量依赖的H I吸收截面和预测分布的DLA丰度比。我们发现，这些分布是锚定的丰度比人口II产量，但表现出一个尾巴，依赖于人口III IMF的z > 5。因此，在高红移的DLA丰度测量的样本有希望限制人口III IMF。仅10个相对丰度测量到0.1 dex精度的DLA样本就足以将人口III IMF限制在4 σ。这些限制可能比其他探测器，如贫金属恒星和单个DLAs更强。我们的研究结果提供了宇宙热，电离和化学演化的全球图景，并可以排除某些人口III的情况。
2013-06-25 astro-ph.CO
Pop III Stellar Masses and IMF
我们提供了一个现状报告，我们目前的了解流行III.1和流行III.2恒星的质量尺度。自上次评论（Norman 2008）以来，考虑到云核性质和辐射反馈效应，在原恒星云核坍缩、原恒星形成和吸积以及恒星演化的后期阶段的数值和分析方面都取得了实质性进展。基于此，越来越多的迹象表明，从纯粹的宇宙学初始条件（Pop III.1）形成的原始恒星比在HD冷却很重要的预电离气体（Pop III.2）中形成的恒星质量大得多。这两种类型的Pop III恒星具有不同的化学富集特征，预测不同的恒星终点：前者死亡为对不稳定超新星或中等质量黑洞，而后者死亡为铁核塌缩超新星，留下中子星和恒星黑洞残留物。我们回顾了最近的模拟显示的证据，在高密度的二进制碎片，并评论这些结果的意义。然后，我们总结了一种尝试，直接计算的流行III.1国际货币基金组织考虑到最新的数值和分析模型。最后，我们提出了下一步需要的模拟建议，以继续提高我们对Pop III恒星形成的理解，这是理解高红移星系形成的必要输入。
2010-11-21 astro-ph.CO
Formation Criteria and the Mass of Secondary Population III Stars
我们探讨了辐射流体动力学（RHD）反馈下形成的第二人口III（Pop III）恒星的形成由一个预先形成的大质量恒星。为了正确处理RHD反馈，我们进行了三维RHD模拟，包括电离光子的辐射转移以及H_2解离光子从一个预制的恒星。一个坍缩的气体云被安置在一个给定的距离从120 Msun Pop III星，云的演变是追求包括RHD反馈。我们导出了与距离有关的阈值密度，在阈值密度以上，由于H_2离解辐射的屏蔽，云可以继续坍缩。我们发现在电离锋前形成的H_2壳层能有效地屏蔽H_2的离解辐射，从而为次级Pop III星的形成提供正反馈。此外，在阈值密度附近，与电离锋相关的激波显著地剥离了气体云的包层。通过比较质量吸积时间尺度与开尔文-亥姆霍兹时间尺度，我们估计了次级Pop III星的质量。事实证明，激波的剥离可以将次级Pop III恒星的质量降低到\approx 20 Msum。
2009-07-11 astro-ph.CO
Limits on Population III star formation in minihaloes implied by Planck
最近，普朗克测量了由于$τ=0.066 \pm 0.016$的电子散射引起的宇宙微波背景（CMB）光学深度的值。在这里，我们表明，这个低的值基本上没有留下的空间，早期部分再电离的星系际介质（IGM）的高红移人口III（流行III）的恒星，预计已形成低质量的迷你晕。我们进行半解析计算的再电离，其中包括从流行II星的贡献，在原子冷却晕，高红移星系观测校准，和流行III星的minihaloes与反馈，由于莱曼-沃纳（LW）辐射和金属富集。我们发现，没有LW反馈或即时金属富集（并假设一个minihalo逃逸分数为0.5）的波普III恒星形成效率不能超过$\sim{\rm a~few}\times 10^{-4}$，而不违反普朗克数据的约束。这排除了典型的$10^6 M_\odot$迷你晕中的大质量Pop III恒星形成。包括LW反馈和金属富集加剧了这种张力，使大型Pop III恒星在被反馈淬灭之前就形成了。我们发现，整个宇宙时间形成的Pop III星的总密度是$\lesssim 10^{4-5}~M_\odot~{\rm Mpc^{-3}}$，并不强烈依赖于所采用的反馈处方。此外，我们进行了一个简单的估计，对再电离的X射线产生的吸积到黑洞残余的流行III星的可能影响。我们发现，除非吸积占空比非常低（$\lesssim 0.01$），这可能会导致与普朗克光学深度不一致。
2015-09-03 astro-ph.CO
The First Billion Years project - III: The impact of stellar radiation on the coevolution of Populations II and III
随着第三星族超新星（SNe）的第一次金属富集，第一颗金属富集的Pop II恒星的形成成为可能。反过来，Pop III恒星的形成和早期的金属富集被Pop II恒星发出的高能辐射减缓。因此，通过它们产生的SNe和辐射，第二和第三种群在早期宇宙中共同进化，一个受另一个的调节。我们进行了大尺度（4 Mpc）^[3]的高分辨率宇宙学模拟，在模拟中我们自洽地模拟了早期金属富集和恒星辐射对Pop III恒星形成所需的冷却剂（H2和HD）的破坏。我们发现，分子离解恒星辐射产生的本地和宇宙学距离的减少波普III恒星形成率在z > 10的数量级相比，在这种辐射不包括在内的情况下。然而，我们发现LW反馈的效果是提高Pop II星形成的量。我们将此归因于在模拟LW反馈时，SNe从暗物质晕中吹出气体的速率降低，这导致了更大的富含金属的恒星形成的储层。即使考虑到金属富集、分子离解辐射以及z < 10时再电离对低质量星系形成的强烈抑制，我们发现Pop III恒星的形成速率仍为10^-5 M太阳年^-1 Mpc^-3，直到z ~ 6。这表明，在未来的调查中可能发现的大多数原始对不稳定SNe将在z < 10处发现。我们还发现，从Pop II恒星发出的分子解离辐射可能会以足够高的速率破坏H2分子，以抑制气体冷却，并允许形成超大质量的原始恒星，这些恒星坍缩形成约10万个太阳质量的黑洞。
2012-06-25 astro-ph.CO
Population III star explosions and Planck 2018 data
利用最新的Planck数据研究了第III星族星超新星爆发对高红移再电离历史的影响。据预测，大质量Pop~III星~（$130M_\odot\leq M\leq 270M_\odot$）在其恒星生命的末期会以对不稳定性超新星（PISNe）的形式爆发。在爆炸过程中，超新星遗迹以热电离泡的形式生长，并在再电离历史的早期阶段增强了电离分数。这种增强影响了宇宙微波背景~（CMB）的光学深度，并产生了大尺度上CMB偏振的附加各向异性。因此，分析普朗克偏振数据使我们能够检查Pop III星SNe及其祖先，大质量Pop III星的丰度。为了模拟SN对再电离的贡献，我们引入了一个新的参数$ζ$，它与宇宙的坍缩分数的SNe丰度有关。利用最新的普朗克极化数据，利用马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们得到了我们的模型参数，$ζ$的约束。我们的约束告诉我们，所观察到的CMB偏振与PISNe的丰度是一致的，从最近的宇宙学模拟中的Pop III恒星的恒星形成率和初始质量函数预测。我们还建议，结合进一步的观测，如高红移类星体的观测，可以提供更严格的约束和重要的信息的性质的Pop III星的再电离历史。
2021-06-14 astro-ph.CO
Looking for Population III stars with He II line intensity mapping
限制第三星族（Pop III）恒星的性质将是非常具有挑战性的，因为它们居住在高红移的小星系中，这将难以直接检测到。在本文中，我们认为，强度映射可能是一个很有前途的方法来研究Pop III星。强度测绘是一种在三维空间中测量星系线辐射的大尺度波动而不需要分辨单个源的技术。这项技术非常适合观测许多暗淡的星系，因为它可以测量它们的累积发射，即使它们不能被直接探测到。我们专注于强度映射的He II复合线。这些谱线在Pop III星中比Pop II星强得多，因为Pop III星的更硬的光谱预计会产生许多He II电离光子。测量He II 1640的强度映射信号，以及来自其他谱线如Ly $α$、H $α$和金属谱线的信号，可以给出Pop III恒星的初始质量函数（IMF）和恒星形成率密度（SFRD）作为红移的函数的约束。为了证明这些观测结果的可行性，我们估计了来自$z=10-20$的Pop III He II 1640射电强度映射信号的强度。我们表明，在$z\approx10$，信号可以准确地测量由两个不同的假设未来的仪器，互相关的He II 1640与CO（1-0）线发射的星系和其他21厘米发射的星系际介质（IGM）。
2015-06-30 astro-ph.CO
The spectral evolution of the first galaxies. I. James Webb Space Telescope detection limits and color criteria for population III galaxies
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）有望彻底改变我们对高红移宇宙的理解，并可能能够测试第一个化学原始（第三星族）恒星以非常高的特征质量形成的预测。由于孤立的第三族恒星可能超出了JWST的范围，因此小的第三族星系可能提供直接探测无金属恒星性质的最佳前景。在这里，我们提出Yggdrasil，一个新的光谱合成代码面向第一个星系。使用这个模型，我们探索的JWST成像探测极限人口III星系和调查在何种程度上可以确定这些对象的基础上，他们的JWST颜色。我们预测JWST应该能够在超深曝光中检测到z=10处的恒星星族质量低至~10^5兆太阳能的第III族星系。在有限的红移间隔，它也可能使用颜色标准来选择第三族星系候选人的后续光谱。年轻的第三族星系的颜色主要由直射恒星光控制，可以用来探测恒星的初始质量函数（IMF），但这需要电离光子几乎完全泄漏到星系际介质中。由星云辐射控制的天体的颜色没有相应的IMF灵敏度。我们还注意到，一个干净的选择在z~7-8的第III族星系可以通过添加两个JWST/MIRI过滤器，以JWST/NIRCam过滤器通常讨论的上下文中的JWST超深场实现。
2011-09-01 astro-ph.CO
The Formation of Supermassive Black Holes from Low-Mass Pop III Seeds
到$z \ sim$ 7为止，在大质量星系中存在10个$^9$ M $_{\odot}$黑洞（BH）是宇宙学结构形成的重大未解之谜之一。一种理论认为，它们起源于$z \sim$ 20的Pop III恒星的黑洞，然后在爱丁顿极限下吸积到再电离的时代，这需要它们不断获得丰富的燃料供应。由于早期的数值模拟表明Pop III恒星的质量是100 M $\gtrsim$，因此到目前为止，超大质量黑洞的种子被认为是100 - 300 M $_{\odot}$。然而，越来越多的数值和观测一致认为，一些Pop III恒星的质量是太阳的几十倍，而不是几百倍，并且20 - 40 M的$_{\odot}$黑洞在高红移时可能要多得多。然而，我们发现，出生踢给予20 - 40 M $_{\odot}$流行III BH在形成过程中从他们的晕，因此他们的燃料供应，排除他们从爱丁顿极限增长。因此，超大质量黑洞从低质量的Pop III恒星形成的可能性远远小于从非常大的恒星形成的可能性。
2012-07-30 astro-ph.CO
Population III GRB Afterglows: Constraints on Stellar Masses and External Medium Densities
星族III星理论上在红移z~20附近比较突出，主要由M *>~10 Msun $的超大质量恒星组成，但没有直接的观测证据。它们可能会产生由磁流体动力学过程驱动的喷流，伴随着磁流体动力学过程，它们可能会产生磁暴伽马射线暴（GRB），其总的各向同性等效能量可能高达E_iso>~10 ^{57} erg，持续时间为t_d>~10^4 s，这取决于原始物质的质量。在这里，我们计算的余辉光谱的Pop.III伽玛暴的标准外激波模型的基础上，并表明，它们将被检测到的雨燕BAT/XRT和费米LAT仪器。我们发现，在某些情况下，由于电子-正电子对创建的光谱断裂将在LAT能量范围内观察到，这可能会对坍缩前Pop.III星的环境密度产生限制。因此，高红移伽玛暴余辉观测可能是唯一的和强大的探测器的性质的Pop.III恒星及其环境。我们详细研究了BAT仪器的触发阈值，重点是图像触发系统，并表明BAT也可以检测到Pop.III伽玛暴的即时发射。最后，我们简要地表明，尽管距离很远，但在典型参数下，Pop.III伽玛暴的晚期射电余辉可能非常明亮：在1 GHz时约为140 mJy，这可能会限制当前无线电调查数据中的Pop.III GRB速率，在70 MHz时约为2.4 mJy，这意味着Pop.III伽玛暴射电余辉可能是21 cm吸收线探测的感兴趣的背景源候选者。
2011-02-17 astro-ph.CO
Detection of isolated population III stars with the James Webb Space Telescope
第一颗第三星族恒星被预测形成于红移约为10-30的小晕中。詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）暂定于2018年发射，可能能够探测到第一批星系，但它是否也能够探测到第一批恒星仍然是个疑问。在这里，我们探索的前景，检测一个孤立的人口III星或一个小集群的人口III星下降到红移2，无论是在透镜或unlensed领域。我们的计算是基于现实的恒星大气层，并考虑到潜在的流量从周围的HII区域的贡献。我们发现，没有透镜的第三族恒星超出了JWST的范围，即使有透镜的第三族恒星也很难被探测到。然而，后一种方法的主要问题不一定是透镜恒星太暗，而是它们的表面数密度太低。要探测到一颗60个太阳质量的第三星族恒星，当JWST指向星系团MACS J0717.5+3745时，迄今为止探测到的爱因斯坦半径最大的透镜星团，第三星族恒星的宇宙恒星形成率需要比目前最乐观的模型预测的高出大约一个数量级。
2013-01-24 astro-ph.CO
Effect of Population III Multiplicity on Dark Star Formation
我们数值研究了暗物质（DM）和第三星族（Pop III）恒星系统之间的相互作用，以探索在这种物理场景中Pop III暗星的可能性。我们进行了宇宙学模拟，初始化在z ~ 100，它遵循气体和DM的演变。我们分析了在z ~ 20处第一个微晕的形成，以及随后气体坍缩到密度为10^12 cm^-3的过程。然后，我们使用这个模拟初始化一组较小规模的“切出”的模拟，我们进一步完善DM的空间分辨率类似的气体。我们测试多个DM密度分布，我们采用的汇粒子的方法来代表吸积恒星形成区域。我们发现，对于一系列DM配置，Pop III星盘系统的运动用于分离原恒星相对于DM密度峰值的位置，使得DM不足以影响原恒星的形成和演化超过~ 5000年。此外，星盘系统会导致中心DM的重力散射到较低的密度，从而随着时间的推移进一步降低DM的影响。因此，对于典型的多重系统，Pop III星的任何DM供电阶段都将非常短暂，DM不会显著延长Pop III星的寿命。
2012-01-16 astro-ph.CO
Population III Stars and Remnants in High Redshift Galaxies
最近对星族III恒星形成的模拟表明，除了具有数十个太阳质量的特征质量外，还有一些分数形式的双星系统。无金属恒星的死亡导致了宇宙最初的化学富集和第一个恒星质量黑洞的产生。在这里，我们提出了一个宇宙学自适应网格细化模拟的过密区域，形成了一些10^9兆太阳暗物质晕和超过13,000个第三星族恒星的红移15。我们发现，大多数晕在达到Mvir ~ 10^7 Msun之前不会形成第三星族恒星，因为这个有偏差的区域很快就从第三星族和星系中富集出来，这也产生了高水平的紫外线辐射，抑制了H2的形成。尽管如此，第三星族恒星仍在继续形成，尽管是以质量更大的晕形成，其速率约为10^{-4} Msun/年^{-1} Mpc^{-3}，红移为15。质量最大的无星晕的质量为7 x 10^7 Msun，它可以通过直接气体坍缩形成大质量黑洞。我们发现，星族III遗迹的多样性随着晕质量超过10^8 Msun而增加，最终平均有50个遗迹位于10^9 Msun晕中。这意味着高质量的X射线双星和中等质量的黑洞，起源于无金属的恒星可能是丰富的高红移星系。
2013-06-27 astro-ph.CO
Population III Star Formation During and After the Reionization Epoch
在黑暗时代，星族III恒星的形成从通过分子氢冷却的小晕（~10^6 Msun）转变为通过Ly-alpha冷却的更大质量的晕（~10^8 Msun），因为莱曼-沃纳背景逐渐淬灭了分子氢冷却。最终，原始恒星形成的两种模式都被IGM的化学富集所抑制。我们提出了一个全面的模型，根据人口III恒星形成的模式，是基于分析计算和宇宙学模拟相结合。我们的特点的过渡从无金属恒星形成的第一个人口II集群的平均区域的宇宙和银河系的祖先的属性。最后，我们强调了在未来的深空巡天，如LSST中观测到红移z~6的Ly-alpha冷却晕内第III星族恒星爆炸的可能性。
2010-06-23 astro-ph.CO
Observing population III stars in the pristine region
Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)（坎塔布里亚物理研究所）；The University of Hong Kong（香港大学）；The Hong Kong Institute for Astronomy and Astrophysics, The University of Hong Kong（香港大学香港天文与天体物理研究所）；David A. Dunlap Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学戴维·A·邓普尔天文与天体物理系）
本文提出在并合星系团的 pristine 区域观测第三星族恒星作为临界穿越事件，该区域微透镜密度低，可使放大率接近理论极限，从而用 JWST 约 29 星等观测直接探测单个 Pop III 恒星。
2026-09-29 astro-ph.CO
Can the James Webb Space Telescope detect isolated population III stars?
孤立的第三星族恒星被假设存在于z=10-30之间，质量可能达到几百个太阳质量。詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）是下一个大型太空红外望远镜，计划于2014年发射。使用6.5米的主镜，它可能能够探测到早期宇宙中形成的一些第一个星系。一个自然的问题是，它是否也能看到任何孤立的第三星族恒星。在这里，我们计算的表观宽带AB星等为300太阳质量的人口III星在JWST过滤器在z=10-20。我们的计算是基于现实的恒星大气层，并考虑到潜在的流量从周围的HII区域的贡献。还考虑了通过前景星系团指向JWST时所实现的引力放大率提升。使用这种机器，我们得出的条件所需的JWST能够检测人口III星隔离。我们发现，在这些红移的JWST检测个别人口III星是不太可能的。然而，一旦考虑到引力透镜，主要问题不一定是这些恒星太暗，而是它们的表面数密度太低。
2011-03-07 astro-ph.CO
Multiscatter capture of superheavy dark matter by Pop. III stars
如果被恒星或其他致密物体的引力场捕获，暗物质可以自我湮灭并产生潜在的可检测粒子流。在超重暗物质（$ m_{X} \gtrsim 10^{8} GeV $）的情况下，恒星内部的原子核需要大量的散射事件才能将暗物质粒子减速到恒星逃逸速度以下，此时暗物质（DM）粒子被捕获或捕获。利用最近发展起来的多重散射俘获的解析形式，结合暗物质-重子散射截面约束的最新结果，我们计算了第一代（Pop. III）恒星对超重暗物质粒子的俘获率的上界.假设捕获的超重暗物质（SHDM）湮灭的产品的非零部分可以被困在恒星内部，我们发现，这个额外的热源可能会影响的演化阶段的流行。III星。此外，要求Pop. III恒星以亚爱丁顿光度发光，我们发现Pop. III恒星质量的上限。这意味着DM依赖于Pop. III星的初始质量函数（IMF）的截止，从而打开了一个有趣的可能性，使用极端贫金属星的IMF约束DM属性。
2019-11-12 astro-ph.CO
Local and Global Radiative Feedback from Population III Star Formation
我们提出了一个概述，最近的工作，重点是了解辐射反馈过程中，可能是重要的第三人口恒星形成。具体来说，我们研究的莱曼-沃纳（光解离）背景的原始恒星形成的早期阶段，这有助于延迟在一个给定的晕恒星形成的发病，但从来没有完全抑制它的效果。我们还研究了附近恒星系统中I-锋的光离解和电离辐射对原始原恒星云形成的影响。根据入射辐射场的强度和晕的中心密度，Pop III恒星的形成可以被抑制，不受影响，甚至增强。理解这些和其他效应对于模拟第三星族恒星形成和建立宇宙中最早的几代星系至关重要。
2010-09-01 astro-ph.CO
Population III Star Clusters in the Reionized Universe
在宇宙的再电离区域，气体只能坍缩形成质量足够大的暗物质（DM）晕中的恒星。如果在红移z >~ 20的DM晕的微晕祖先中阻止了恒星的形成，那么这些晕将不会自我富集金属，因此可能会形成第三星族（Pop）恒星。我们估计的上限，从而形成在再电离宇宙中，作为一个函数的红移的丰度波普III星团。根据恒星形成的最小DM晕质量，在2 <~ z <~ 7处可以观测到每平方度1到1000个波普III星团。因此，可能有足够数量密度的Pop III星团，可以在詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行的深宽巡天（DWS）等巡天中探测到。我们预测，在再电离后形成的Pop III星系团最有可能在z >~ 3处发现，并且在质量为~ 10^11 M_Sun的DM晕的~ 40弧秒（~ 1 Mpc共动）范围内，DM晕是z ~ 20处的晕的后代，它们是第一个开始再电离的星系。如果恒星的初始质量函数（IMF）是头重脚轻的集群可能有足够高的亮度在两个Ly_alpha和He II的E1640被检测到，并对Pop III IMF的约束。虽然一小部分质量高达~10^9 M_Sun且红移z <~ 4的DM晕由于其前身星的形成而没有被富集，但由于星系风引起的外部金属富集可能会阻止大部分未被富集的晕形成Pop III星，甚至可能在再电离完成后完全阻止原始晕中的恒星形成。
2010-01-14 astro-ph.CO
Baseline Metal Enrichment from Population III Star Formation in Cosmological Volume Simulations
我们利用流体动力学和N体程序{ \small GIZMO}，结合我们新开发的子网格Population~III（Pop~III）Legacy模型，研究了在$z>7$的Pop~III星形成的基线金属富集。在这个理想化的数值实验中，我们只考虑Pop~III星的形成。我们发现我们的模型Pop~III恒星形成率密度（SFRD）在$z\sim10$附近的$\sim 10^{-3}\ {\rm M_\odot yr^{-1} Mpc^{-1}}$处达到峰值，与以前的数值研究结果吻合得很好，并且与观测到的Pop~II SFRD的估计值一致。Pop~III的平均金属丰度从$z=25-7$开始平稳上升，但直到$z\simeq7$才达到恒星形成模式中Pop~III向Pop~II转变所需的临界金属丰度值$Z_{\rm crit}=10^{-4}\ Z_\odot$。这表明，虽然个别晕可以抑制现场Pop~III星的形成，外部富集是不足以终止全球Pop~III星的形成。在恒星形成暗物质晕中，Pop~III恒星形成的最大富集量为$Z\sim10^{-2}\ Z_\odot$，而在外部富集晕中发现的最小富集量为$Z\gtrsim10^{-7}\ Z_\odot$。最后，我们模拟的富含Pop~III金属的IGM的模拟观测结果与$z=7.04$上的一个贫金属阻尼莱曼α（DLA）系统的观测结果相似，该系统被认为仅由P…
2018-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Population III.1 and III.2 gamma-Ray Bursts: Constraints on the event rate for future radio and X-ray surveys
我们计算的理论事件率的伽马射线暴（GRB）的大质量的第一代（人口III;流行III）恒星的崩溃。Pop III伽玛暴可能是超高能的，各向同性能量高达$E_{\rm iso} \gtrsim 10^{55-57}$尔格，为高红移宇宙提供了独特的探测。我们考虑了所谓的Pop III.1恒星（原始）和Pop III.2恒星（原始但受其他恒星辐射影响）。我们采用半分析的方法，认为不均匀的氢再电离和化学演化的星系际介质。我们表明，流行III.2 GRB发生超过100倍的频率比流行III.1 GRB，因此应该是未来的GRB任务的合适的目标。有趣的是，我们的乐观模型预测的事件率已经受到当前无线电瞬态搜索的限制。我们预计天空中的$\sim10-10^4$无线电余辉高于$\sim$ 0.3 mJy，具有$\sim 1$年变率，并且大多数没有伽玛暴（孤儿），这是可以通过ALMA，EVLA，LOFAR和SKA检测到的，同时我们预计每年在$z>6$对Pop III.2进行积分时观察到$N < 20$伽玛暴的最大值，每年在$z>10$对Pop III.1进行积分时观察到$N < 0.08$的最大值，和$N < 0.2$，用于每年在$z > 6$与\textit{Swift}上集成的Pop III.2伽玛暴。
2011-08-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Modelling Population III stars for semi-numerical simulations
从理论上模拟第三星族星（Pop III星）引起的21厘米信号是从当前和即将到来的21厘米观测中提取关于Pop III星的丰富信息的关键。在这项工作中，我们开发了一个新的模块的波普III星的逃逸分数的电离光子和莱曼-沃纳（LW）的光子，光加热的紫外线辐射，和LW的反馈始终纳入。通过实施该模块到一个公共的21厘米半数值模拟代码，21CMFAST，我们展示了21厘米信号计算和调查的重要性，流行III星建模。我们发现，从波普III星宇宙再电离的贡献显着依赖于逃逸分数的治疗。用我们的逃逸分数模型，Pop III星几乎没有再电离的贡献，因为质量较小的晕，其逃逸分数高，不能主机Pop III星由于LW反馈。另一方面，Pop III型恒星的再电离贡献与传统的恒定逃逸分数。我们还发现，如果宇宙的电离分数高于约1%，紫外光加热对21厘米全球信号和21厘米功率谱有不可忽略的影响。在这种情况下，21厘米全球信号的强度取决于光加热效率，因此也取决于Pop III恒星的质量。我们的结论是，详细的建模流行III星是必不可少的预测21厘米观测准确未来的观测。
2020-11-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
When did Population III star formation end?
通过将宇宙学模拟数据与半解析模型相结合，构建了一个研究后再电离时期（$z\lesssim 6$）第三星族（PopIII）恒星形成的理论框架.我们发现，由于辐射反馈（即莱曼-沃纳和电离辐射）大规模的晕（$M_{\rm halo}\gtrsim 10^{9}\ \rm M_{\odot}$）是主要的（$\gtrsim 90$ %）主机潜在的Pop III星形成在$z\lesssim 6$，在那里密集的口袋金属贫气体可能生存下来，形成Pop III星，在超新星释放的金属的低效率混合。金属混合不仅是决定Pop III恒星形成何时结束的关键过程，也是决定每个主晕中\textit{active} Pop III恒星的总质量$M_{\rm PopIII}$的关键过程，这是直接探测和识别Pop III主晕的关键参数。这两个方面仍然是不确定的，由于我们有限的知识，金属混合在结构形成。目前的预测范围从早期终止在年底的再电离（$z\sim 5$），以连续的Pop III恒星形成扩展到$z=0$在一个不可忽略的速度$\sim 10^{-7}\ \rm M_{\odot}\ yr^{-1}\ Mpc^{-3}$，与$M_{\rm PopIII}\sim 10^{3}-10^{6}\ \rm M_{\odot}$。这导致了目前和未来的空间望远镜（如HST、WFIRST和JWST）直接探测Pop III宿主$z…
2020-07-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Current signatures and search for Pop. III stars in the Local Universe
最近的数值研究表明，低质量恒星甚至可以在零金属丰度的环境中形成。这些低质量的人口III（人口。III）恒星被认为仍然在发光，并且能够在本地宇宙中被观察到。最低质量的流行。III型星被认为是双星系统中的次级伴星。当它们的主要同伴爆炸成超新星时，它们可以从宿主的迷你晕中逃脱。在本文中，我们估计的逃逸概率的低质量Pop.~ III星从它们的宿主迷你晕。我们发现，$\sim 100$流行。~三颗星都在期待。我们还计算了这些逃逸波普的空间分布。III幸存者的半解析层次化学演化模型的手段。典型地，它们分布在距离银河系$\sim 2$ Mpc的附近，但有5 -$35\%$的逃逸恒星落入银河系晕。这些逃脱的爸爸。III型恒星可能被计划中的大规模巡天探测到。
2013-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Unveiling the contribution of Pop III stars in primeval galaxies at redshift $\geq 6$
到目前为止，对第一批恒星的探测仍然难以捉摸，但它们的存在可能很快就会被即将到来的JWST观测所揭示。以前的研究还没有调查晕质量和红移的整个可能范围，这可能有助于它们的检测。出于在JWST早期数据发布中探测到$z\sim 20$星系的前景，我们采用半解析模型A-SLOTH，自洽地模拟了Pop III和Pop II恒星的形成及其反馈，量化了Pop III恒星对$6 \leq z \leq 30$高红移星系的贡献。我们的研究结果表明，Pop III星的贡献是最高的低质量晕的$\rm 10^7-10^9~M_{\odot}$。虽然高质量晕$\rm \geq 10^{10}~M_{\odot}$包含不到1\%的Pop III恒星，但它们早在$z \sim 30$就拥有恒星质量为$\rm 10^9~M_{\odot}$的星系。有趣的是，Pop~III星族的视星等随着恒星质量的增加而向红移的方向变亮，但Pop~ III星族占主导地位的星系太暗而不能直接被JWST探测到。我们的结果预测JWST可以探测到$z\sim 30$以下的星系，这可能有助于限制Pop III星的IMF，并将指导观测者辨别Pop III星对高红移星系的贡献。
2022-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational wave backgrounds and the cosmic transition from Population III to Population II stars
利用数值模拟的结果，它遵循的演化，金属富集和能量沉积的第III族和第II族的恒星，我们预测的红移依赖的黑洞残余的第III族恒星的质量为100- 500 Msun和中子星（黑洞）残余的第II族恒星的质量为8- 20 Msun（20- 40 Msun）的形成率。我们描述的引力波谱人口III和人口II源采用最合适的信号在文献中，我们计算的随机背景产生的累积排放这些来源在整个宇宙的历史。为了评估这些背景是否可能作为在暴胀时期产生的信号的前景，我们将它们的振幅与目前计划和未来的地面/天基干涉仪的灵敏度进行比较。
2009-06-02 astro-ph.CO gr-qc
Can the 21 cm signal probe Population III and II star formation?
利用不同的星族（Pop）III和II星在z>6时的恒星形成率（SFR）模型，我们得到了来自星系间介质（IGM）的全球21 cm信号的预期红移历史。为了恢复观测到的宇宙微波背景（CMB）的汤姆逊散射光学厚度，需要Pop III星在z ~ 15处的SFR为~ 10^-3 Msun/yr/Mpc ^3，Pop II星在z ~ 7处的SFR为~ 10^-1 Msun/yr/Mpc ^3。在SFR由Pop III星主导的情况下，IGM由于超新星的加热而在z > 12的CMB上方迅速加热。此外，来自Pop III恒星晕的莱曼α光子将自旋温度与气体的自旋温度耦合，导致深度吸收信号。如果SFR是由Pop II星主导的，IGM会慢慢加热，并在z ~ 10处超过CMB温度。然而，更大的和变化的部分流行III星是能够打破这种简并。我们发现，当初始质量函数（IMF）斜率为-1.2时，Pop III型星的IMF对21 cm信号的影响会使21 cm信号提前变为正信号。用下一代射电望远镜如平方公里阵列测量z > 10的21厘米信号将能够研究Pop III和Pop II恒星对全球恒星形成率的贡献。
2015-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
A needle in a haystack? Catching Pop III stars in the Epoch of Reionization: I. Pop III star forming environments
针对再电离时期第三星族星难以直接观测的问题，本研究利用流体动力学模拟开展分析，明确了该时期第三星族星的形成环境、宿主星系特征及观测可行性，为后续JWST深空探测提供理论支撑。
2023-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
X-ray Background at High Redshifts from Pop III Remnants: Results from Pop III star formation rates in the Renaissance Simulations
由于X射线具有较长的平均自由程，因此X射线在大尺度上的加热和电离过程将对星系际介质（IGM）的性质产生重大影响。在高红移时，来自星族（Pop）III双星的X射线可能对宇宙再电离和莱曼α森林有重要影响。作为我们之前关于Pop III双星X射线的工作（Xu et al. 2014）的延续，我们使用来自Renaissance Simulations的Pop III分布和演化，这是第一个星系形成的一套自洽宇宙辐射流体力学模拟，以计算红移范围20 > z > 7.6的X射线光度密度和背景。由于我们发现Pop III恒星的形成以一个低的、几乎恒定的速率持续到再电离的结束，与其他可能的X射线源相比，X射线正在以显著的速率持续产生，如活动星系核和正常的X射线双星在同一时期。我们估计，Pop III双星产生约6电子伏特的能量在X射线每氢原子。计算了不同单色光子能量下的X射线本底。KeV的X射线会发生红移并积累，从而产生一个强的X射线背景光谱，其范围大约为500 eV。X射线背景强到足以将IGM加热到~ 1000 K，并使几个百分比的中性氢蒸发。这些影响是重要的中性氢超精细过渡21厘米线签名的理解，Ly α森林，和光学厚度的CMB汤姆逊散射。
2016-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Bursty or heavy? The surprise of bright Population III systems in the Reionization era
针对JWST在再电离时代发现的明亮Pop III源，提出两类模型（大质量原子冷却暗晕或高爆发式恒星形成）解释观测，挑战传统形成位点假设。
2025-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Population III origin of GW190521
我们探讨的可能性，最近检测到的黑洞二（BHB）合并事件GW 190521起源于第一代的大规模，无金属，所谓的人口III（流行III），恒星。基于改进的Pop III星团N体模拟的双星统计方法，在经典双星恒星演化和高红移核星团动力学硬化两个演化通道上，计算了类似于GW 190521的Pop III BHB的合并率密度.两个通道都可以解释观察到的速率密度。但后者更倾向于与观察更好的协议和不确定参数的限制较少。我们的分析还表明，鉴于这两个通道的不同特征（合并率分别在$z\lesssim2$和$z\sim 10$达到峰值），未来用第三代引力波探测器对类似于GW 190521的BHB合并进行观测将大大提高我们对Pop III BHB演化的认识，特别是对它们在宇宙结构形成过程中的动力学。
2020-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Footprints of population III stars in the gravitational-wave background
我们调查的引力波背景（GWB）的检测前景，起源于合并的紧凑的对象所形成的第III族恒星的崩溃。年轻的I/II星族星在螺旋阶段导致LIGO/Virgo频段的GWB，而III星族星可能会在后来的合并和衰荡阶段出现。我们表明，使用网络的第三代探测器，我们可能能够分离人口I/II信号从人口III之一，只要我们可以减去个人合并事件。对第三族GWB的探测可以揭示重要的信息，例如平均红移总质量。
2021-09-20 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Rotation and Internal Structure of Population III Protostars
我们分析了Greif等人（2012）最近的工作中进行的宇宙学模拟，该工作遵循Pop III恒星的早期生长和合并历史，同时分辨小至0.05 R_sol的尺度。这是第一组宇宙学模拟，以自洽地解决Pop III原恒星的旋转和内部结构。我们发现，流行III星下形成显着的旋转支持，这是保持模拟的持续时间。原恒星表面的自转速度约为开普勒自转速度的50%到接近100%。这些自转速率在经历多次恒星合并事件后仍然存在。在模拟的短时间内（~ 10年），原恒星几乎没有对流不稳定的迹象，而且它们的性质与它们的宿主微晕的性质几乎没有相关性。如果Pop III原恒星在这个环境范围内形成时具有高度的旋转支持，并且这种旋转支持维持足够长的时间，这对Pop III演化和核合成有着重要的意义，以及Pop III对不稳定超新星的可能性，以及第一颗恒星是否产生了伽马射线暴的问题。
2013-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
X-ray Twinkles and Pop III Stars
Pop III星是典型的原始组成的大质量恒星，形成于第一个坍缩的暗物质结构的中心。在这里，我们估计的最佳X射线发射在早期宇宙中促进形成的Pop III星。这对于确定在再电离之前形成的矮星系的数量和它们在局部宇宙中的化石，以及中等质量种子黑洞的数量非常重要。每个源的平均X射线发射量高于最佳水平，会减少Pop III星的数量，因为星系际介质（IGM）的金斯质量增加，而较低的发射量会抑制H2的形成速率，防止或延迟金斯质量以上的暗物质微晕中的恒星形成。由于共振氢Lyman线的屏蔽作用，H2离解背景的建立比X射线背景慢。因此，几乎不可避免的来自Pop III型恒星超新星遗迹的X射线辐射足以使它们的数量增加到红移z~15的几十个/百万分之三。我们发现，每个源发射的X射线与紫外线的能量比有一个临界值，在这个临界值下，宇宙中Pop III恒星的数量最多：每次共轨400颗-Mpc ^[3]。这一临界比与20-40颗M_suPop III型星作为超新星爆炸时所提供的临界比非常接近。矮星系中的高质量X射线双星在增加Pop III星数量方面远不如普通超新星遗迹有效，因此我们得出超新星驱动Pop III星形成的结论。
2016-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can Population III stars be major origins of both merging binary black holes and extremely metal poor stars?
第三星族星、第一恒星或无金属恒星是由原始气体组成的。我们已经研究了它们是否可以成为合并双黑洞（BH）和极贫金属恒星的主要来源。EMP星的丰度模式有助于追溯Pop III星的性质。我们已经证实了以前的论点，观测到的BH合并率需要Pop III恒星形成效率比理论预测值大10倍，而宇宙再电离历史仍然允许这样高的Pop III恒星形成效率。另一方面，我们新发现EMP星的元素丰度模式只允许最小质量为$\sim 15 - 27$ $M_\odot$的Pop III初始质量函数。换句话说，最小质量必须不能偏离临界质量太大，低于临界质量的Pop III星会留下中子星，高于临界质量的BHs星会留下BHs。Pop III星可能仍然是合并二进制BH的主要来源，但我们的研究已经减少了允许的参数空间的假设下，EMP星形成的原始气体混合Pop III超新星喷出物。
2022-02-01 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Semi-analytic modelling of Pop. III star formation and metallicity evolution -- II. Impact on 21cm power spectrum
本文在meraxes半解析代码中开发框架模拟第三星族恒星辐射背景，发现其X射线辐射显著加热星际介质并影响21cm全局信号与功率谱，且SKA1-low观测可区分不同X射线发射强度的模型。
2025-04-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chemical Signatures of Population III Stars in Damped Lyman-$α$ Absorption Systems at $z \approx 6$
University of Toledo（托莱多大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）
本文通过模拟预测 Pop III 星对高红移 DLA 的影响，发现 DLA 类比可有效探测 Pop III 星形成，关键因素包括形成效率和时间延迟。
2026-02-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Formation of Massive Population III Galaxies through Photoionization Feedback: A Possible Explanation for CR7
我们探讨了通过光电离反馈的大规模高红移人口III（Pop III）星系的形成。我们认为暗物质晕形成的祖先没有经历过恒星形成的早期再电离和附近的星系造成的光蒸发的结果。一旦这样的晕达到$\approx 10^9~M_\odot$，对应于光热星系际介质（IGM）在$z\approx 7$的金斯质量，原始气体就能够坍缩到晕中，可能产生大规模的Pop III星暴。我们认为这一假设可以解释最近在CR 7中观测到的强He II 1640~ 1640~ 1640线发射，这与年轻Pop III星的$\sim 10^7~M_\odot$是一致的。如果没有光电离反馈的情况，那么这么大质量的Pop III恒星是不可能的，因为恒星的形成预计会将金属注入到原子冷却阈值以上的晕中（$\sim 10^8~M_\odot$在$z \approx 7$）。我们使用合并树来分析估计通过这个通道形成的可观测到的Pop III星系的丰度，并在$z=6.6$（CR 7的红移）处发现了$\approx 10^{-7}~{\rm Mpc^{-3}}$的数密度。这比亮度与CR 7相同的Ly $α$发射体的密度大约低10倍。
2016-05-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
A self-consistent semi-analytic model for Population III star formation in minihalos
本文构建自洽半解析模型，研究微暗晕中Pop III恒星形成，考虑紫外背景、暗物质-重子相对速度和X射线背景的抑制效应，追踪z=50至z=6的恒星形成历史，并识别21厘米信号中的特征。
2023-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The near-infrared radiation background, gravitational wave background and star formation rate of Pop III and Pop II during cosmic reionization
在本文中，我们得到了早期恒星的NIRB和SBGW，这是由再电离和恒星形成率的观测约束。通过考虑再电离和金属富集演化的不同星族的恒星形成模型，研究了从Pop III到Pop II星的转变。我们计算了两个主要的金属污染通道所产生的超新星驱动的原星系外流和“遗传通道”。我们得到了Pop III和Pop II的SFR以及它们的NIRB和SBGW辐射。我们预测富金属IGM星系（通过“遗传通道”被污染的星系）的金属丰度上限在$z\sim13$（$z\sim11$）达到$Z_{\rm crit}=10^{-3.5}Z_{\odot}$，这与我们的恒星形成模型是一致的。我们从再电离观测的角度对Pop III星的SFR进行了约束。对于$z>6$，在$\sim 1 μm$处，NIRB的峰强度约为$0.03-0.2~nW m^{-2}{sr}^{-1}$。NIRB信号的预测结果与金属丰度的演化趋势一致。我们还得到了这些早期恒星形成的黑洞的引力波背景。预测的引力波背景有一个峰值振幅$Ω_{GW}\simeq8\times10^{-9}$在$ν=158$ Hz的Pop II恒星遗迹。然而，Pop III.2恒星产生的背景比Pop II恒星小得多，在$ν=28~Hz$处有一个峰值幅度为$Ω_{GW}\simeq1.2\times10^{-11}$。Pop III.1的背景向低频移动，并且由于缺少来自具有$14…
2015-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Statistics of Population III Binaries
我们进行宇宙学模拟，以模拟人口III（流行III）恒星系统的生长和演化的范围内的主机minihalo环境。在这10个小晕中，每一个都形成了一个Pop III多重系统，与目前在银河系中观测到的初始质量函数相比，整体质量函数是头重脚轻的。使用一个汇粒子来代表每个成长的原恒星，我们研究的二元特性的多个系统，解决轨道上的尺度小到20 AU。我们发现一个二进制分数~ 36%，半长轴大至3000 AU。轨道周期的分布在小于900年时稍有峰值，而质量比的分布则相对平坦。在10个小晕内形成的所有汇粒子中，约50%在与较大汇的合并中丢失，约50%的剩余汇从其恒星形成盘中喷出。大的双星分数可能对Pop III的演化和核合成以及第一批恒星的最终命运有重要的影响。
2013-05-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Population III Initial Mass Functions with He II/H$α$ Intensity Mapping
我们证明了潜在的线强度映射的初始质量函数（IMF）的人口III星通过测量的平均He II 1640 A/H $α$线强度比的限制。我们用现代高红移星系形成和光电离模型扩展了21 cm FAST程序，并估算了星族II和III星系在红移$5 \le z \le 20$的线辐射。在我们的模型中，He II/H $α\gtrsim 0.1$的平均比值表明，在$z \gtrsim 10$，当第三星族恒星主导恒星形成时，第三星族恒星的质量达到几百个太阳质量。下一代空间任务的能力略优于CDIM，将能够通过测量He II和H $α$波动功率谱信号及其在高显著性上达到$z\sim 20$的互相关来探测这种情况。此外，无论IMF如何，He II/H $α\lesssim 0.01$的比值表明第三星族恒星的形成量很低，因此，它标志着由这一恒星群体主导的时期的结束。然而，对应的He II功率谱的检测可能仅对于头重脚轻的族III IMF或通过与更强的H $α$信号的互相关是可能的。最后，$0.01 \lesssim$ He II/H $α$ $\lesssim 0.1$的比值解释起来很复杂，因为它们可能受到几种竞争效应的驱动。我们讨论了如何在不同的红移和线强度比与其他探头的组合的各种测量可以帮助限制人口III IMF在这种情况下。
2022-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
LAP1-B is the First Observed System Consistent with Theoretical Predictions for Population III Stars
该研究论证LAP1-B是首个同时符合第三族恒星形成于低金属晕、上重IMF及低质量星团三项理论预测的观测系统，并预测在z=6-7存在约一个类似可观测源。
2025-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Challenges of Identifying Population III Stars in the Early Universe
本文通过高分辨率宇宙辐射流体动力学模拟研究了早期宇宙中识别第三星族（Pop. III）恒星的挑战，发现仅凭缺乏金属发射线难以可靠判断，需结合光谱硬度与金属丰度诊断，且由于特征短暂及污染源干扰，JWST数据解释需谨慎。
2022-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Potential for Detecting Gamma-Ray Burst Afterglows from Population III Stars with the Next Generation of Infrared Telescopes
我们研究了从星族III（Pop III）星的坍缩中提出的伽马射线暴（GRB）的可探测性。詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）和宇宙学和天体物理学空间红外望远镜（SPICA）将能够观测到后期红外余辉。我们已经开发了一种新的方法来计算它们的可探测性，它考虑到基本的初始质量函数（IMF）和形成率的流行III星，从中我们发现的余辉的时间变化，并最终的时间长度JWST和SPICA可以检测到它们。在看似合理的Pop III伽玛暴参数范围内，余辉总是可以被这些仪器在各向同性发射期间探测到，最短为55天，最长为3.7年。每个SPICA视场（FOV）的可检测余辉平均数为2.96 $\times 10^{-5}$，每个JWST FOV的可检测余辉平均数为2.78 $\times 10^{-6}$。这是对Pop III恒星形成的悲观估计的下限。SPICA的最佳观测策略可以在$\sim 1.3$年内识别出候选的孤儿余辉，并有90%的概率通过进一步的详细观测得到确认。每9年一次，一个射束伽马射线暴将与计划中的伽马射线暴探测器高能X射线成像巡天望远镜的视场对准。Pop III伽玛暴将更容易通过其各向同性发射（即孤儿余辉）而不是通过其即时发射来检测。
2013-10-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
The most massive Population III stars
本研究基于极值统计构建框架，结合模拟的恒星形成率密度校准效率，计算第三星族恒星丰度与大质量恒星分布，发现红移10-20处最大质量可达10³-10⁴倍太阳质量，为约束恒星初始质量函数提供新方法。
2023-04-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Massive Population III Galaxies Near a GN-z11 Analog: The Role of the Baryon-Dark Matter Streaming Velocity
University of Toledo（托莱多大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究通过半解析模型与N体模拟，发现靠近GN-z11类似体的高密度区域存在晚期形成的第三星族星系，其形成受重子-暗物质流速度显著影响，高流速度可促进此类星系出现，并可能孕育重型黑洞种子。
2026-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for Population III stars with line intensity mapping cross-correlations
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Northwestern University（西北大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究扩展LIM分析模型，结合SPHEREx等仪器模拟巡天，量化LIM信号对星族参数的敏感性，预测可约束第三星族恒星形成效率与IMF，指出需下一代仪器及SPHEREx与JWST协同研究。
2026-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
A New Statistical Model for Population III Supernova Rates: Discriminating Between $Λ$CDM and WDM Cosmologies
随着新的观测设施即将投入使用，发现和描述来自第一批恒星的超新星将为宇宙黑暗时代的结束开辟另一个观测窗口。基于早期恒星形成的半解析合并树模型，我们限制了星族III超新星的速率。我们发现，我们的方法再现人口III超新星率的大规模宇宙学模拟非常好。我们的计算效率高的模型使我们能够调查一个大的参数空间，并探索广泛的不同的情况下，人口III恒星形成。我们的计算表明，第一次超新星的观测可以用来区分冷和暖暗物质模型，并限制后者相应的粒子质量。我们的预测还可用于优化调查策略，目标是最大限度地提高超新星检测率。
2016-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
