Intergalactic Lyman-$α$ haloes before reionization are detectable with JWST
本文利用JWST观测到的紫外光度并结合数据驱动方法，预测了再电离时期星系际莱曼-α晕的可探测性，发现单个亮晕可在z≲9被探测，堆叠约10个晕可探测至z∼16，为揭示中性星系际氢提供途径。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of gas spin and Lyman-Werner flux on black hole seed formation in cosmological simulations: implications for direct collapse
直接坍缩黑洞~（BH）是产生大质量$z\gtrsim 6$类星体的有希望的候选者，但它们的形成需要微调的条件。在这项工作中，我们使用宇宙学变焦模拟系统地研究了形成BH种子所需的：1）低气体角动量，2）最小入射Lyman-Werner~（LW）通量的影响。我们探测了种子的形成（具有总质量为$> 3000\times M_{\mathrm{seed}}$和致密的贫金属气体质量$> 5\times M_{\mathrm{seed}}$的晕中的$M_{\rm seed} \sim 10^4$ - $10^6 M_{\odot}/h)$的初始质量）。我们发现，种子形成晕有恒星形成和金属富集的历史，但包含致密的口袋，贫金属气体。当播种进一步限制到低气体自旋的晕，形成的种子的数量被抑制的因素相比，基线模型的$\sim6$，无论种子质量。如果要求致密的贫金属气体具有临界LW通量（$J_{\mathrm{crit}}$），则晶种形成受到更强烈的影响。即使$J_{\mathrm{crit}}$值低至$50J_{21}$，也不会形成$8\times10^{5}M_{\odot}/h$种子。虽然较低质量（$1.25\times10^{4},1\times10^{5} M_{\odot}/h$）种子确实形成，但与$\sim10^4~M_{\odot}/h$气体质量分辨率下的基线模型相比，它们受到强烈抑制（通…
2021-11-23 astro-ph.GA
The influence of streaming velocities and Lyman-Werner radiation on the formation of the first stars
宇宙中的第一批恒星，即所谓的第三星族恒星，形成于维里温度为$T_{\rm vir} < 10^{4}$ ~K的小型暗物质迷你晕中。这些微晕中的冷却主要由分子氢（H $_{2}$）控制，因此只有在那些形成足够H $_{2}$的微晕中才有可能形成星族III的恒星，从而在短时间内冷却。由于H $_{2}$冷却在质量更大的迷你晕中更有效，因此存在一个临界晕质量尺度$M_{\rm min}$，高于该尺度，第三星族恒星的形成才成为可能。两个重要的过程可以改变这个最小质量尺度：重子相对于暗物质的流动和H $_{2}$在高红移的莱曼-维尔纳（LW）背景下的光解离。在本文中，我们提出了一套高分辨率的宇宙学模拟，研究这些过程的影响，对$M_{\rm min}$和$M_{\rm ave}$（恒星形成的平均微晕质量），无论是单独和组合。我们发现，流有一个更大的影响$M_{\rm min}$比LW的背景，但也有两种效果是加性的。我们还提供了拟合函数量化的依赖$M_{\rm ave}$和$M_{\rm min}$上的流速度和强度的LW背景。
2021-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Abundant Heavy Black Hole Seeds from Moderate Lyman-Werner Radiation
University of Toledo（托莱多大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）
研究高红移类星体对应的重黑洞种子形成机制，通过65套宇宙学模拟提出估算第三星族星质量的方法，发现中等莱曼-沃纳背景下重黑洞种子形成环境更普遍。
2026-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey VIII : Extended Lyman-alpha haloes around high-redshift star-forming galaxies
我们报告了在ESO-VLT的多单元光谱探测器观测的哈勃超深场中，在红移3<z<6的145个独立的恒星形成星系周围探测到扩展的莱曼α（Lya）晕。我们的样品由连续微弱（-15> M_{UV} > -22）Lya发射体（LAEs）组成。使用二维，两个组件分解的Lya排放假设圆形指数分布，我们测量的尺度长度和亮度的Lya晕。我们发现，80%的具有可靠的Lya晕测量的对象显示Lya发射比HST检测到的UV连续谱显著更长（因子~4至>20）。在我们的样本中，Lya晕的指数尺度长度中位数为~4.5 kpc。通过比较Lya发射的最大探测范围与预测的模拟星系的暗物质晕维里半径，我们表明，我们所选择的LAEs样本探测到的Lya发射的显着部分的冷环星系介质（CGM）的这些星系（平均>50%）。这一结果表明，必须有显着的HI水库CGM和加强的想法，Lya晕是无处不在的高红移Lya发射星系。我们对Lya晕的表征表明，大部分Lya通量来自晕（约65%），它们的尺度长度似乎与星系的紫外特性有关。我们没有观察到一个显着的Lya晕的大小随红移的演变。我们还发现Lya谱线的半高宽（FWHM）范围很大，从118到512 km/s。虽然半高宽似乎并不相关的Lya尺度长度，最紧凑的Lya晕和那些没有检测到高的显着性往往有狭窄的Lya配置文件。最后，我们调查的起源扩展的Lya排放，但我们的结论是，我们的数据不允许我们解开可…
2017-10-27 astro-ph.GA
Connecting the Dots: UV-Bright Companions of Little Red Dots as Lyman-Werner Sources Enabling Direct Collapse Black Hole Formation
Yale University（耶鲁大学）；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）
研究发现小红点的紫外亮伴星可能通过里曼-韦纳辐射促进直接坍缩黑洞形成，揭示了早期宇宙致密天体的形成机制。
2026-05-12 astro-ph.GA
The HI covering fraction of Lyman Limit Systems in FIRE haloes
University of Zurich（苏黎世大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Northwestern University（西北大学）
本研究利用FIRE项目的宇宙流体动力学模拟，探究不同红移和暗晕质量下莱曼极限系统的HI覆盖因子，揭示了低质量暗晕中覆盖因子与红移、质量的复杂依赖关系，为结构形成研究提供关键参考。
2024-07-15 astro-ph.GA
Lyman-Werner UV Escape Fractions from Primordial Halos
第三星族恒星可以通过几种方式调节原始宇宙中的恒星形成。它们可以将附近的晕圈包围起来，即使它们的电离光子被自己的晕圈困住，它们的莱曼-沃纳（LW）光子仍然可以逃逸并摧毁其他晕圈中的H $_2$，阻止它们冷却并形成恒星。因此，LW逃逸分数是早期再电离和恒星形成的宇宙学模拟中的一个关键参数，但尚未被参数化为现实的晕晕或恒星质量。为此，我们进行了辐射流体动力学模拟的LW紫外逃逸9- 120 M $_{\odot}$ Pop III星在$10^5$ $10^7$ M $_{\odot}$晕与ZEUS-MP。我们发现，光子在LW线（即那些负责破坏H $_{2}$在附近的系统）的逃逸分数范围从0%到85%。在我们的样本中，没有LW光子逃离最大质量的晕，即使是来自最大质量的恒星。在11.18- 13.6 eV能量范围内的其他地方，光子的逃逸分数通常要高得多，除了最大质量晕中质量最小的恒星外，所有恒星的逃逸分数都在60%以上，这些光子可以在宇宙学距离上红移到LW线。我们发现，屏蔽H $_2$的中性氢，这已被忽视，迄今为止，产生逃逸分数是一个因素的三个小于H $_2$自屏蔽单独预测。
2015-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust Attenuation of Lyman-Werner Feedback: Reassessing Early Super Massive Black Holes Seed Formation
本文通过定制半解析模型引入尘埃屏蔽方案，发现适度尘埃增丰可削弱LW辐射场以保留H₂冷却，拓展了高红移超大质量黑洞重种子的形成范围，改变了不同种子种群的相对重要性。
2025-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
How Massive Can a Population III Starburst Be? Simulating the First Galaxies with High Lyman-Werner Background
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Kyung Hee University（庆熙大学）
研究利用高里曼-韦纳背景辐射模拟早期星系，探讨III型恒星爆发的最大质量及金属丰度影响，发现高辐射下爆发受限于内部金属丰度。
2026-07-23 astro-ph.GA
The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey XIII. Spatially resolved spectral properties of Lyman alpha haloes around star-forming galaxies at z > 3
我们目前的空间分辨地图6个单独检测到的莱曼α晕（LAHs），以及第一次统计分析的莱曼α（Lya）的光谱签名在环银河系介质中的高红移恒星形成星系使用MUSE。我们解决的LAH光谱分析揭示了显着intrahalo的Lya线轮廓的变化。利用Lya辐射的三维二分量模型，测量了19个星系核和晕中Lya辐射线的半高宽（FWHM）、峰值速度漂移和不对称性。我们发现，Lya线的形状是统计学上不同的晕相比，我们的星系的核心约40%。类似于对象的对象为基础的研究和最近解决的研究，使用透镜，我们发现之间的相关性的峰值速度偏移和Lya线的宽度在星际和环银河尺度。虽然我们的LAH的光谱特性和空间尺度长度之间缺乏相关性，但我们发现LAH中的线的宽度和晕通量分数之间存在相关性。有趣的是，紫外线明亮的星系显示更广泛，更多的红移和不对称的Lya线在他们的晕。最显着的相关性发现的是半高宽的线和紫外连续斜率的星系，这表明红星系有更广泛的Lya线。在晕组成部分中发现的一般宽和红色的线条形状表明，Lya晕是由通过流出介质的散射过程，流出的冷气体团的荧光发射，或两者的混合提供动力的。考虑到在我们的样本中观察到的Lya线轮廓的多样性和缺乏强相关性，我们的结果的解释仍然是广泛开放的，并强调了现实的空间分辨模型的LAH的需要。
2020-02-13 astro-ph.GA
Low-mass Pop III star formation due to the HD-cooling induced by weak Lyman-Werner radiation
该研究通过三维宇宙学模拟考察18种不同强度的LW辐射对原初气体云的影响，发现特定强度范围内HD冷却使温度低于200K并形成约1-16倍太阳质量的低质量核心，从而可能孕育不超过0.8倍太阳质量的低质量Pop III恒星，且恒星形成效率上限显著下降。
2023-11-17 astro-ph.GA
Magnetic field amplification in massive primordial halos: Influence of Lyman-Werner radiation
本文通过宇宙学磁流体动力学模拟研究了Lyman-Werner辐射对早期宇宙大质量原初晕中小尺度发电机磁场放大及饱和水平的影响，发现发电机在多种冷却机制下均能发挥作用。
2024-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extended Lyman alpha haloes around individual high-redshift galaxies revealed by MUSE
我们报告的检测扩展Ly α发射周围的个别恒星形成星系的红移z = 3-6在超深曝光的哈勃深场南获得与MUSE的ESO-VLT。在方位角平均径向剖面中，数据达到了约1 x 10^-19 erg s^-1 cm^-2 arcsec^-2的极限表面亮度（1 σ），比以前的窄带成像提高了一个数量级。我们的样本由26个光谱证实的Ly α发射，但大多数连续微弱（mAB>~ 27）星系。在大多数物体中，Ly α发射比UV连续光扩展得多。虽然样本中最暗的5个星系没有明显检测到Ly α晕，但推导出的上限表明这只是由于S/N不足。因此，即使对于z>3的低质量（~10^8-10^9 M_sun）恒星形成星系，Ly α晕似乎（几乎）无处不在。我们分解成一个紧凑的“连续体”和扩展的晕组件的每个对象的Ly α发射，并推断晕的大小和亮度。扩展的Ly α发射近似遵循指数表面亮度分布，尺度长度为几千秒差距。虽然这些光环的绝对大小相当适中，但它们比HST看到的相应静止框架紫外连续源大5-15倍。它们也比低红移恒星形成星系周围的Ly α晕延伸得多，约为5倍。在观测到的Ly α通量中，约有40%至>90%来自扩展晕成分，这一部分与Ly α晕的绝对或相对大小没有明显的相关性。我们的观测提供了直接的见解，至少部分中性气体的空间分布，居住在低到中等质量的星系在z > 3的环星系介质。
2015-12-21 astro-ph.GA
Modelling the cosmological Lyman-Werner background radiation field in the Early Universe
本文通过后处理高分辨率FiBY模拟，建立了z≥6早期宇宙的莱曼-沃纳背景辐射场精确模型，更新了关键化学反应截面并引入多种星族光谱，揭示了其强度演化和空间不均匀性，可用于调控高红移低质量暗晕中恒星与黑洞种子形成。
2023-04-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The environment and host haloes of the brightest z~6 Lyman-break galaxies
通过研究明亮的高红移Lyman-break星系（LBG）群体的大尺度结构，有可能深入了解早期宇宙中环境在星系形成物理中的作用。我们测量了一个明亮（-22.7<M_UV<-21.125）长带隙样品在z~6处的成簇性，并利用晕占据分布（HOD）模型测量了它们的典型晕质量。我们发现，成团振幅和相应的HOD拟合表明，这些源是在高红移宇宙的密集区的高度偏置（b~8）的对象。再加上观测到的这些天体数量密度的快速演变，我们的研究结果表明，光度函数的高光度端的形状与早期宇宙中的反馈过程或尘埃遮蔽有关--这与这些源主要是数量多得多的M_UV ~的罕见实例的情况相反--19个星系处于恒星形成特别活跃的时期。有一个轻微的紧张局势之间的数量密度和聚类测量，我们解释这是一个信号，在高红移或准线性效应的结合模型晕偏置关系的细化可能需要在未来的尝试建模的聚类和数量计数。最后，字段之间的数密度的差异（UltraVISTA的表面密度约为UDS的1.8倍）被证明是一致的宇宙方差所暗示的集群测量。
2018-03-30 astro-ph.GA
Lyman-alpha emitters gone missing: the different evolution of the bright and faint populations
我们使用高动态范围的舍伍德模拟，通过周围的环和星系际介质周围的暗物质晕预计主机莱曼α发射体（LAEs）在z > 5.7，莱曼α线的传输模型。我们发现，在这些红移下，与质量较小的晕（~10^9 M_sun）相比，质量较大的晕（~10^11 M_sun）周围的CGM环境非常不同，这可能有助于这些晕内LAE的莱曼α传输的不同演化。此外，我们证实，部分差异演化可能是由于明亮的LAEs更有可能驻留在较大的电离区。我们得出结论，CGM环境和IGM电离结构的组合可能是负责在z > 6的LAE光度函数的亮端和暗端的差分演化。更一般地说，我们确认的建议，自屏蔽的中性气体在外围的主机晕可以强烈衰减莱曼α发射高红移星系。我们发现，这有一个更强大的影响，更大规模的晕主办明亮的LAEs。因此，LAE光度函数的暗端是IGM平均电离状态的更可靠的探测器。比较我们的LAEs模型与一系列的观测数据，我们发现，有利的再电离历史是我们以前提倡的“晚”和“非常晚”的再电离历史，其中再电离完成相当迅速，在z ~ 6左右。
2018-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Intensity mapping of Loeb-Rybicki haloes from scattering of galactic Lyman-$α$ emission by the diffuse intergalactic medium before reionization
Université de Genève（日内瓦大学）；The Green Concept - Institute for Carbon Assessments and Restoration Ecology（绿色概念-碳评估与恢复生态研究所）；Harvard University（哈佛大学）
利用JWST数据预测z~9-16星系Ly-α光度演化，计算Loeb-Rybicki晕的功率谱，发现SPHEREx和CDIM等实验可统计探测其强度映射信号，并与21-cm发射互相关可显著探测至z~13。
2026-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Predicting the number density of heavy seed massive black holes due to an intense Lyman-Werner field
本研究重新实现莱曼-沃纳通道模型，结合Renaissance模拟，预测高红移大质量黑洞数密度峰值约10^-4 cMpc^-3，发现该通道与JWST观测不兼容，仅能解释少数高红移活动星系核。
2025-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
From dark matter halos to pre-stellar cores: High resolution follow-up of cosmological Lyman-Werner simulations
氢分子使原始气体冷却，促进其坍缩成原始晕内的第三星族恒星。来自这些恒星的莱曼-维尔纳（LW）辐射可以逃离晕，并通过破坏其他晕中的H $_2$来延迟恒星的形成。由于宇宙学模拟表明，增加背景LW场强度增加了恒星形成所需的平均晕质量，我们对选定的晕进行了后续模拟，以研究这对人口III IMF的连锁效应。我们遵循5晕的$J_{21}$ = 0，0.01和0.1 LW的场强，解决前恒星的核心密度$10^{-6}$ g cm $^{-3}$（10 $^{18}$ cm $^{-3}$）之前，插入汇粒子和以下的碎裂行为数百年进一步。我们发现，吸积到水槽的模拟结束时的质量是成比例的质量内的$\sim 10^{-2}$ pc分子的核心，这是不相关的初始质量的晕。因此，对于质量超过褐矮星极限的IMF显示出对LW强度的依赖性很小，尽管它们确实显示出形成的低质量团块数量的变化。由于这里测试的背景LW场强范围涵盖了文献中最有可能的值，我们得出结论，所谓的Pop III.2恒星的IMF与Pop III.1恒星的初始种群没有显着差异。因此，原始的IMF很可能在下一代星族II恒星形成之前保持不变。
2023-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Can supermassive stars form in protogalaxies due to internal Lyman-Werner feedback?
本研究通过流体动力学模拟，发现原子冷却晕中内部莱曼-沃纳反馈难以促进超大质量恒星形成，因其势阱过浅无法有效加热气体并提高吸积率。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Median Surface Brightness Profiles of Lyman-$α$ Haloes in the MUSE Extremely Deep Field
本文通过叠加MXDF中155个LAEs，揭示了莱曼-α晕的中位面亮度轮廓，发现其内部呈幂律下降且外部平缓，并指出外部晕区主要由周围星系光子主导。
2024-07-14 astro-ph.GA
The Direct Collapse of a Massive Black Hole Seed Under the Influence of an Anisotropic Lyman-Werner Source
超大质量黑洞种子形成的直接坍缩模型为现在在$z \gtrsim 6$常规观测到的类星体的起源提供了一个有吸引力的解决方案。我们使用自适应网格加密程序Enzo模拟了高红移气体的坍缩，包括H，He和H $_2$的九种化学模型。直接坍缩模型要求气体主要通过氢原子冷却。为此，我们模拟的各向异性辐射源的高红移晕的崩溃的效果。辐射源放置在距离塌陷物体3 kpc（物理）的位置。光源设置为仅在$12.8 \ \rm{eV}$处的莱曼-沃纳（LW）带中心单色发射。利用射线追踪技术自洽地跟踪了高红移源发出的长波辐射。我们发现，由于自屏蔽，少量的H $_2$是能够形成在非常中心的坍缩晕，即使在非常强的LW辐射。此外，我们发现，需要一个辐射源，每秒发射$> 10^{54}\ (\sim10^3\ \rm{J_{21}})$光子，以引起$\rm{M \sim 10^5}$ M $_{\odot}$团的崩溃。坍缩天体的吸积率为$\sim 0.25$ M $_{\odot}$ $\rm{yr^{-1}}$。我们的结果显示显着的差异，相比各向同性辐射场的情况下，在H $_2$分数在等效半径。这些差异将显著影响崩溃的动力学。在强各向异性辐射源的作用下，坍缩物体的最终质量为$\rm{M \sim 10^5}$ M $_{\odot}$ .这与超大质量恒星或准恒星形成超大质量黑洞的预测是一致的。
2014-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha haloes in the aftermath of reionisation
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿内斯实验室莱布尼茨研究所）；School of Earth & Space Exploration, Arizona State University（亚利桑那州立大学地球与空间探索学院）；Department of General Systems Studies, Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科一般系统研究领域）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
对高红移（z≥6）低光度莱曼α发射星系周围莱曼α晕与z~3参考样本对比研究，用MUSE数据提取样本，分析检测到的莱曼α发射及谱线宽度等差异并探讨机制。
2026-11-03 astro-ph.GA
Emulating extended Lyman-alpha haloes around star-forming galaxies
本文构建仿真器模拟恒星形成星系周围延展莱曼α晕的表面亮度轮廓，揭示三种中性气体分布类型，并利用高斯过程回归高效预测，从观测中提取星系周介质物理信息。
2025-08-13 astro-ph.GA
LYRA ultra-faints: The emergence of faint dwarf galaxies in the presence of an early Lyman-Werner background
Durham University（杜伦大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Hawaii（夏威夷大学）；University of Vienna（维也纳大学）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）
LYRA模型研究早期里曼-韦纳背景对矮星系形成的影响，发现LWB强度影响星系质量-晕质量关系，较弱LWB导致平缓关系，较强LWB在特定质量处出现转折。
2025-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Semi-analytic Framework of Population III and Subsequent Galaxy Formation on Cosmological N-body Simulations
该研究提出一个在暗物质晕合并树上运行的半解析框架，自洽考虑莱曼-沃纳反馈和流速度，用于模拟Pop III恒星形成，预测原子冷却晕中可形成超大质量恒星，足以解释高红移类星体。
2025-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The birth of the intracluster medium: the evolution of multiphase gas and Lyman-$α$ haloes in a simulated $z\sim3$ protocluster
University of Nottingham（诺丁汉大学）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究通过高分辨率模拟探讨原星团中多相气体和Lyman-α晕的演化过程，揭示了从CGM到ICM的过渡机制及关键影响因素。
2026-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Line Overlap and Self-Shielding of Molecular Hydrogen in Galaxies
莱曼和维尔纳带中的谱线重叠效应，在星系的原子到分子跃迁研究中经常被忽略，在低金属量环境中大大增强了分子氢的自屏蔽，并且在金属量低于约10%太阳能的尘埃屏蔽中占主导地位。我们实现了宇宙流体动力学模拟的经验模型，对观测数据进行校准，并提供拟合公式的分子氢分数作为气体密度的函数在不同的空间尺度上，并在不同的尘埃丰度和星际辐射场的环境。我们发现，线重叠，而重要的详细的辐射转移在莱曼和维尔纳带，只有一个小的影响，恒星形成星系尺度上，这在更大的程度上，是由恒星反馈。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The seeds of supermassive black holes and the role of local radiation and metal spreading
我们提出了宇宙流体动力学模拟，包括原子和分子的非平衡化学，多频辐射转移（0.7-100 eV的采样超过150个频率箱）和恒星星族演变来研究的主机候选人的超大质量黑洞的种子来自直接坍缩的气体在原始晕（直接坍缩黑洞，DCBH）。我们一贯地址所发挥的作用，原子和分子冷却，恒星辐射和金属扩散的C，N，O，Ne，Mg，Si，S，Ca，Fe等。从原始来源，以及它们的影响下，不同的假设早期源发射率，初始质量函数和金属产量附近的静止原星系。我们发现，假定的DCBH主机候选人需要强大的原始恒星世代，因为常见的太阳类恒星和热OB型恒星既不能确定直接坍缩的条件，也不能建立一个解离的莱曼-沃纳背景辐射场。热和分子特征的DCBH主机候选人的情况下，非常大质量的原始恒星似乎有利，照明莱曼-沃纳强度具有1-50 J21的值。然而，额外的非线性过程，如合并事件，子结构的形成，旋转运动和光蒸发，应抑制纯DCBH的形成在2/3的情况下。局部湍流可以延迟气体的直接坍缩，几乎与其他环境条件无关。距离小于5千秒差距的大莱曼-维尔纳通量的影响受到金属污染的严重限制。
2019-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
HI-shielding of ${\rm H_2}$ in UV-irradiated protogalaxies: suppression of the photodissociation rate
我们研究了中性氢吸收对软紫外辐射下原星系晕中${\rm H_2}$光解离的影响。当中性柱密度超过$10^{22}$ ${\rm cm^{-2}}$时，莱曼系列吸收可以显著地耗尽与${\rm H_2}$莱曼-沃纳带重叠的离解光子，但是这种效应以前没有被包括在原星系晕的研究中。我们使用高分辨率的三维流体动力学模拟来研究这种“HI屏蔽”在三个无金属原子冷却晕在红移$z \sim 10-20$崩溃。我们使用CLOUDY模型来更新HI屏蔽的先前拟合公式，HI屏蔽是非基态${\rm H_2}$振转布居屏蔽的更好模型，并在我们的模拟中实现新的拟合。我们发现，包括HI屏蔽增加了“临界通量”的抑制${\rm H_2}$冷却在这些晕$\sim 60-100$百分之。较大的临界通量有影响，特别是预测的候选人晕的数量，其中“直接崩溃”可能种子大规模（$\sim 10^5$ ${\rm M_\odot}$）黑洞在$z \sim 15$。
2022-10-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Feedback-regulated star formation and escape of LyC photons from mini-haloes during reionisation
早期宇宙的再电离很可能是由矮星系驱动的。利用宇宙学辐射流体动力学模拟方法，利用$M_{\rm halo} \le 10^8\,M_\odot$研究了恒星形成和莱曼连续谱光子从微晕逃逸的过程.我们的模拟包括一个新的热湍流恒星形成模型，非平衡化学和相关的恒星反馈过程（年轻的大质量恒星，辐射压力和机械超新星爆炸的光电离）。我们发现，反馈减少恒星的形成非常有效的迷你晕，导致在恒星质量的斜率和标准化Kimm \& Cen和经验恒星质量晕质量关系在本地宇宙中得出的报告一致。由于恒星的形成是随机的，并由少数气体团控制，因此小型晕中的逃逸分数通常由辐射反馈（由于光电离而加热）决定，而不是超新星爆炸。我们还发现，光子数加权的平均逃逸分数的迷你晕是更高的（$\sim20$ - $40\%$）比原子冷却晕，虽然在个别晕的瞬时分数变化显着。Pop III星的逃逸分数只有在质量大于$\sim$ 100\，\msun时才有意义（$\ge10\%$）.基于简单的分析计算，我们表明，LyC光子从迷你晕，尽管他们的逃逸分数高，由于效率低下的恒星形成的再电离的次要意义。我们证实了以前的说法，在原子冷却晕与质量$10^8\,M_\odot\le M_{\rm halo} \le 10^{11}\,M_\odot$的恒星可能是最重要的再电离源。
2017-01-10 astro-ph.GA
The Emergence of the First Star-free Atomic Cooling Haloes in the Universe
利用文艺复兴时期的模拟套件，我们研究了早期宇宙中既无金属又无恒星的原始原子冷却晕的出现。金属的缺乏防止了灾难性的冷却，抑制了碎片化，并可能允许形成巨大的黑洞种子。在这里，我们报告的原始原子冷却晕的丰度发现和特定的物理条件，允许这些直接坍缩黑洞（DCBH）晕的形成。在我们的模拟中，我们发现在红移11.6之前总共形成了79个DCBH晕。我们发现，原始的原子晕的形成是由快速组装的原子冷却晕合并，无论是轻微的和/或重大的，达到原子冷却极限的要求之前。然而，集合晕保持不受（外部）金属富集的能力同样重要，并强调了在这种模拟中跟踪金属迁移的必要性。我们发现的候选DCBH宿主晕已经暴露在J $_{LW}$ $\sim$ 1 J $_{21}$的平均莱曼-沃纳辐射场中，并且通常距离最近的大质量星系至少10 kpc（物理）。晕的增长率达到每单位红移大于10 $^7$ M $_{\odot}$的值，导致显着的动态加热和抑制有效的冷却，直到晕越过原子冷却阈值。最后，我们还发现了五个同步晕候选人的原始原子冷却晕出现的空间和时间同步。
2020-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the number density of "direct collapse" black hole seeds
数百万太阳质量以上的超大质量黑洞（BH）位于大多数本星系的中心，但它们也为活动星系核和类星体提供能量，直到z=7。这一观测证据对BH的生长和第一批BH种子的质量提出了强有力的限制。“直接坍缩”的情况非常吸引人，因为它导致了质量在10^4-10^6兆太阳的大质量黑洞种子的形成，这就很容易解释z=6-7的类星体是如何由质量大于10^9兆太阳的黑洞提供动力的。然而，直接坍缩似乎是罕见的，因为这种情况所需的条件是气体不含金属，存在强的光离解莱曼-维尔纳通量，以及在晕中心有大量气体流入，持续了10-100万年。我们进行了几个宇宙学流体动力学模拟，涵盖了大范围的盒子大小和分辨率，从而使我们能够了解几个物理过程对直接坍缩黑洞分布的影响。我们确定的直接崩溃可能发生的晕，并推导出BH的数密度。我们还调查流体动力学模拟，直接或后处理，和半分析研究之间的差异。我们发现，直接崩溃帐户BH在正常星系中，直接崩溃所需的临界莱曼-维尔纳通量必须远远低于预测的三维模拟，包括详细的化学模型。然而，当超新星反馈是相对较弱的，足够的直接崩溃BH解释z=6-7类星体，可以得到更现实的临界莱曼维尔纳通量值。
2019-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Starbursts in low-mass haloes at Cosmic Dawn. I. The critical halo mass for star formation
本文通过（半）解析方法计算了宇宙黎明时期低质量晕中恒星形成的冷却阈值质量，考虑了H2冷却、光解离、光蒸发和重子流速度等多种物理效应，计算结果与高分辨率模拟高度一致。
2023-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The clustering and halo occupation distribution of Lyman-break galaxies at $z\sim4$
我们研究了在$z\sim4$上的Lyman break星系（LBG）的成团。使用层次星系形成模型GALFORM，我们预测，第一次使用半解析模型与活动星系核（AGN）的反馈，角关联函数（ACF）的LBG和发现协议内$3\,σ$与新的测量ACF的调查，包括哈勃极深场（XDF）和CANDELS领域。我们的模拟证实了使用独立模型得出的结论，即虽然预测的ACF再现了随光度增加的聚类趋势，但依赖性不如观察到的那么强。我们发现，在$z\sim 4$的XDF场中心LBG的检测限主要驻留在质量$\sim 10^{11}-10^{12}h^{-1}M_{\rm \odot}$的晕和卫星驻留在更大的质量$\sim 10^{12}-10^{13}h^{-1}M_{\rm \odot}$的晕。该模型预测在$z\sim4$的明亮的卫星LBG比推断出的ACF在小尺度上的测量。通过分析模型预测的晕占据分布（HOD），我们发现活动星系核反馈影响大质量晕中中心LBG的HOD的证据。这是一个新的高红移测试这一重要的反馈机制。我们调查测光误差的影响，在ACF预测的意见。我们发现，在星系光度的观测不确定性降低了集群的振幅，这种效果增加对微弱的星系，特别是在小尺度上。为了将模型的性质与观测到的LBG进行比较，必须考虑这种不确定性。
2016-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Damped Lyman-$α$ absorbers and atomic hydrogen in galaxies: the view of the GAEA model
本文利用GAEA半解析模型分析了星系中阻尼Lyman-$α$系统（DLAs）与HI的关系。我们的国家的最先进的半解析模型进行调整，以再现本地星系HI质量函数，也再现其他重要的星系属性，包括星系质量气体金属丰度关系。为了产生模拟DLAs的目录，我们在一个复合模拟体积中抛出$10^5$随机视线：从Millennium模拟中提取具有对数$(\frac{M_{200}}{ M_{\odot}}) \geq 11.5$的暗物质晕，而对于$9.2 \leq \log(\frac{M_{200}}{ M_{\odot}})<11.5$，我们使用Millennium II，对于$8 \leq \log(\frac{M_{200}}{M_{\odot}}) < 9.2$，使用晕占据分布模型。在观测数据更准确的$2 < z < 3$，我们的基准模型预测了柱密度分布函数的正确形状，但其归一化低于观测值，在更高的红移上差异增加。与观测的协议显着改善增加两个HI质量和磁盘半径的模型星系的一个因素2，实施“后验”在我们的$2M-2R$模型。在感兴趣的红移范围内，具有$M_{200} \geq {10}^{11} M_{\odot}$的晕对$Ω_{\rm DLA}$的贡献最大，典型的DLA宿主晕质量为$\sim {10}^{11} M _{\odot}$。模拟的DLA金属丰度分布与观测结果比较吻合，但我们的模型…
2020-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Damped Lyman-alpha systems in high-resolution hydrodynamical simulations
本文利用LambdaCDM模型的高分辨率和大盒尺寸宇宙流体动力学模拟研究了阻尼莱曼α系统的性质。使用的数字代码是GADGET-2的修改版，采用了自洽的金属富集机制（Tornatore等人，2007年）。我们探讨了一些相关的物理量的数值收敛，我们改变参数描述的性质的星系风，初始恒星质量函数，线性暗物质功率谱和金属富集模式的IGM（星系际介质）周围DLAs。我们发现，强星系风的速度约为600公里/秒，在一个能量驱动的风的情况下，需要为了匹配所观察到的列密度分布函数的DLAs和中性氢含量的红移的演变。动量驱动的银河风模型的实施，涉及到风的速度和质量负荷的暗物质晕的属性，显示出一种行为，这是中间的能量驱动的银河风的小（100公里/秒）和大（600公里/秒）的速度。在z=3时，质量在10^9 ~ 10^10 h^-1 M_sun之间的晕，对于直径小于10^20.8 cm^-2的DLA，对柱密度分布函数的贡献是显著的。通过插值物理量沿视线通过大量的晕，我们定性地显示不同的星系风模型的影响IGM周围的DLAs。此外，我们分析了与DLAs相关的SiII的速度宽度相关的统计数据：风中的金属丰度似乎是相当cluerous，这产生了低估所观察到的速度宽度。我们概述了这个问题的可能解决方案。
2009-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cradles of the first stars: self-shielding, halo masses, and multiplicity
第三星族（PopIII）恒星的形成是早期宇宙演化的关键一步。为了了解这些恒星如何影响它们富含金属的后代，需要确定Pop III形成的方式，原因和地点的细节。其中一个被认为对Pop III星的形成有很大影响的过程是莱曼-沃纳（LW）辐射背景的存在，它破坏了H $_2$，H是Pop III星形成过程中必需的冷却剂。自屏蔽可以减轻LW背景对晕内H $_2$的影响。在这项工作中，我们进行了宇宙学模拟，研究流行III星的诞生地，使用自适应网格细化代码恩佐。我们研究了宿主晕质量的分布及其与LW背景强度的关系。与以前的工作相比，晕形成波普III星在低得多的质量，高达几个因素，由于包括H $_2$自屏蔽。我们没有看到LW强度和宿主晕质量之间的关系。大多数晕形成多颗Pop III星，在Pop III形成的情况下，中间数为4颗，最多为16颗。我们的结果表明，Pop III恒星形成受到LW辐射反馈的影响可能比之前认为的要小，并且Pop III多系统很常见。
2020-01-13 astro-ph.GA
The impact of Lyman-$α$ emission line heating and cooling on the cosmic dawn 21-cm signal
考虑到增强的Ly $α$光子线发射人口III占主导地位的恒星系统在第一个形成的星系，我们显示在$10<z<30$的21厘米宇宙黎明信号可能会大大不同于标准的情况。如果星系内的HII区域是复合束缚的，那么来自星系的Ly $α$光子的能量传递可能会加热星系际气体，或者如果被晕内部的风变红，那么气体的冷却速度会比绝热膨胀更快。在某些情况下，在$15<z<25$可能会达到接近$-500$ mK的21厘米天线温度差，类似于EDGES 21厘米宇宙黎明实验检测到的特征。
2020-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The very wide-field $gzK$ galaxy survey -- II. The relationship between star-forming galaxies at $z \sim 2$ and their host haloes based upon HOD modelling
本文给出了在$z \sim 2$上对恒星形成星系的晕占据分布（HOD）分析结果。我们获得了高质量的角度关联函数的基础上，一个大的sgzK样本，这使我们能够进行HOD分析。的平均晕质量和HOD质量参数被发现单调增加与增加$K$带的幅度，这表明更明亮的星系居住在更大规模的黑暗晕。HOD质量参数的光度依赖性被发现与本地宇宙相同;然而，在所有的星等范围内，质量都大于本地宇宙。这意味着在$z \sim 2$的星系倾向于形成比在本地宇宙中更大质量的暗晕，这一过程被称为缩小。利用扩展的Press-Schechter公式分析暗晕质量演化和暗晕中卫星星系的数量演化，发现$z \sim 4$处的暗莱曼破裂星系可以演化为$z \sim 2$处最暗的sgzKs $(22.0 < K \leq 23.0)$，并演化为局域宇宙中的类银河星系或椭圆星系。而最明亮的sgzKs $(18.0 \leq K \leq 21.0)$则可能演化成本宇宙中质量最大的系统。发现sgzKs的星晕质量比（SHMR）与模型的预测一致，除了最暗的sgzKs的SHMR小于$z \sim 2$的预测。这种差异可能归因于我们的样本仅限于恒星形成星系。
2016-02-04 astro-ph.GA
Molecular Hydrogen in High-redshift Damped Lyman-α Absorbers
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Technion（以色列理工学院）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究通过模拟探讨高红移星系际介质中分子氢的可能含量及检测方法，解释DLA低检测率的可能原因。
2025-12-09 astro-ph.GA
The impact of reionization on the formation of supermassive black hole seeds
直接坍缩黑洞（DCBH）是由早期宇宙中原子冷却的原始气体坍缩形成的，是超大质量黑洞种子的有力候选者。DCBH被认为是在存在强分子解离的莱曼-沃纳（LW）辐射场的情况下在原子冷却晕中形成的。在这种情况下，恒星形成星系可能是LW辐射的来源，来自这些星系的电离辐射可能伴随着LW辐射。我们目前的宇宙学模拟解决的原始气体坍缩成一个原子冷却晕，包括LW和电离辐射的影响。我们发现，在气体没有自屏蔽电离辐射的情况下，坍缩可以延迟约2500万年。当电离的气体确实坍缩时，存在的自由电子催化H2的形成。反过来，H2冷却在晕的中心变得有效，并且防止了DCBH的形成。然而，我们强调，在许多情况下，气体坍缩成原子冷却晕在高红移是自屏蔽电离辐射。因此，只有在一小部分这样的晕中，DCBH的形成由于再电离而被阻止。
2015-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Formation of massive protostars in atomic cooling haloes
我们提出了迄今为止最高分辨率的三维模拟早期宇宙中原子冷却晕的坍缩。我们使用移动网格代码arepo和Greif（2014）中引入的原始化学模块，该模块将化学和热速率方程演化为超过20个数量级的密度。分子氢冷却被强烈的莱曼-沃纳背景抑制，这促进了气体在大约$10^4\,$ K的温度下的近等温塌缩。一旦中心的气体云变得光学厚度连续发射，它就会在主原恒星周围形成开普勒圆盘。原恒星的初始质量约为$0.1\,{\rm M}_\odot$，比通过氢分子冷却的迷你晕高出一个数量级。气体的高吸积率和有效冷却催化了盘的碎裂，形成一个5-10个成员的小型原恒星系统。大约12年后，强大的引力相互作用破坏了圆盘，并暂时将原恒星从云的中心弹射出来。在模拟结束时，次级聚集体在距离初级聚集体$\simeq 150\,$ au的距离处塌陷。如果这个团经历了与第一个团相似的演化，中心的气体云可能会演化成一个宽的双星系统。初级和次级团块的高吸积率表明，碎片化并不是形成至少一个大质量黑洞种子的重要障碍。
2014-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman Alpha and MgII as Probes of Galaxies and their Environments
Lyα发射、Lyα吸收和MgII吸收是中性氢的强有力的示踪剂。氢是宇宙中最丰富的元素，通过气体吸积和流出，在星系形成中起着核心作用，同时也是分子云的前身，恒星形成的场所。由于中性氢的21 cm发射只能在局部宇宙中直接观察到，我们依赖于Lyα发射，Lyα和MgII吸收来探测驱动星系演化的物理学。此外，这些示踪剂对覆盖星际介质、环星系介质和星系间介质的一系列氢密度敏感，为研究知之甚少的区域的气体物理提供了宝贵的手段。在高红移，Lyα发射线搜索已经发现了数千个z = 7的恒星形成星系。大的Lyα散射截面使得这条线的观测对星系外非常弥散的气体非常敏感。从类星体和GRB光谱中的阻尼Lyα吸收线和MgII双峰的吸收，我们还知道了另外几千个高红移星系。特别是MgII，探测了在各种环境和红移（0.1 < z < 6.3）中星系晕内富含金属的中性气体，包括所谓的红移沙漠。本文综述了Lyα发射、Lyα和MgII吸收的观测和理论模型在星系形成和演化背景下对星际、环星系和星系间介质的认识。
2014-09-22 astro-ph.GA
Gravity-driven Lyman-alpha blobs from cold streams into galaxies
我们使用高分辨率的宇宙流体动力学AMR模拟预测的La排放的冷气流，美联储在大规模的星系晕在高红移的特点。在我们的模拟中，La光度是由气体从星系际介质流入晕势阱时释放的引力能提供动力的。UV背景对气体加热的贡献仅<20%。La的发射率主要是由于气体中~2x10^4K的电子碰撞激发冷却辐射。我们计算的La发射率假设碰撞电离平衡（CIE）在所有气体温度。模拟流是自屏蔽的紫外线背景下，所以光电离和重组有助于可以忽略不计的La线的形成。我们产生的La表面亮度的理论地图，假设~85%的La光子是直接观察到的。我们发现，在z~3处，质量为Mv~10^12-13 Msun的典型晕发射为亮度为10^43-44 erg/s的La团（LAB）。大部分的La来自延伸的狭窄的，部分cluerous的，流入的冷流，为成长中的星系提供食物。因此，预测的LAB形态是不规则的，具有密集的团块和细长的延伸部。线宽预计在10^2到10^3 km/s之间，变化很大。典型的La表面亮度分布与r^-1.2成正比，其中r是到晕中心的距离。我们模拟的LABs在光度、形态和范围上与观测到的LABs相似，具有明显的运动学特征。预测的La光度函数与观测值一致，预测的面积和线宽大致恢复了观测到的标度关系。这种产生LABs的机制在许多高z星系中似乎是不可避免的。因此，一些LAB可能被认为是在高z下驱动星系演化的冷流的直接探测。
2010-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
The THESAN-ZOOM project: Population III star formation continues until the end of reionization
本文利用 THESAN-ZOOM 项目的 14 个高分辨率缩放模拟，发现第三星族恒星在低质量晕中持续形成至再电离结束的红移 $z=5$，其残骸主要存在于大晕的卫星星系中，为解释詹姆斯·韦伯空间望远镜观测提供了理论依据。
2025-06-20 astro-ph.GA
ALMA observations of a z~3.1 Protocluster: Star Formation from Active Galactic Nuclei and Lyman-Alpha Blobs in an Overdense Environment
利用ALMA 870 μ m观测数据测量了z~3.1原星系团中8个活动星系核的恒星形成率（SFR），其中4个活动星系核位于扩展的Ly-alpha晕（通常称为Ly-alpha斑点：LABs）中。其中3个活动星系核已被ALMA探测到，其SFR值约为220-410 Msun/yr，其余5个活动星系核未被探测到，其SFR值的上限小于210 Msun/yr。原星系团活动星系核的平均SFR（~110-210 Msun/yr）与同时代活动星系核的平均SFR一致（在~0.7-2.3的因子之内），这意味着在这些系统中星系的生长并没有显著加速。然而，当也考虑ALMA数据从文献中，我们发现证据的平均SFR升高（高达~5.9的因素在现场）AGN在原星系团的核心，表明星系的增长显着加速在中央地区的原星系团。我们还表明，所有的四个原星系团LAB与ALMA对应的范围内，他们的Ly-alpha发射。LAB中ALMA源的SFR（~150-410 Msun/yr）与该领域中同时代大质量恒星形成星系的预期结果一致。此外，这两个巨大的LAB（物理范围>100 kpc）并没有比较小的LAB拥有更多明亮的恒星形成，尽管它们的Ly-alpha发射要亮一个数量级。我们利用这些结果来讨论恒星的形成作为能源的LABs。
2016-06-20 astro-ph.GA
Extreme Primordial Star Formation Enabled by High Redshift Quasars
高红移类星体会发射大量的X射线光子，这些光子会将星系际介质加热到$\sim$ 10 $^6$ K。在如此高的温度下，原始气体将不会形成恒星，直到它组装成质量高达$\sim$ 10 $^{11}$ M $_{\odot}$的暗物质晕，此时热气体在重力的影响下坍缩并冷却。一旦发生这种情况，就会有一个巨大的原始气体库，恒星可以从中形成，这可能为早期宇宙中最明亮的星族III星暴奠定基础。支持这种情况，最近的观测类星体在z $\sim$ 6揭示了缺乏伴随莱曼$α$发射星系，与原始恒星形成的抑制与质量低于$\sim$ 10 $^{10}$ M $_{\odot}$晕一致。在这里，我们模拟了原始气体的化学和热演化，因为它坍缩成这样一个巨大的晕辐射附近的类星体在运行到一个巨大的波普III星暴。我们发现，在$\sim$ 100千秒差距的最高红移类星体发现的类星体宿主星系中产生的莱曼-维尔纳通量可能是高到足以刺激形成一个直接坍缩黑洞（DCBH）。用NIRCam仪器对单个已知的高Z类星体进行单点观测，可能是用詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找Pop III星和DCBH的一个有希望的策略。
2019-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radiation Hydrodynamical Simulations of the Birth of Intermediate-Mass Black Holes in the First Galaxies
$z > 6$类星体种子的主要竞争者是在$z \sim$ 20的原子冷却晕中形成的直接坍缩黑洞（DCBH）。然而，形成10 $^5$ \Ms \的DCBH所需的莱曼-沃纳（LW）紫外背景是极端的，大约为10 $^4$ J $_{21}$，并且在早期宇宙中可能是罕见的。在这里，我们研究了中等质量黑洞（IMBHs）的形成在100和500 J $_{21}$的中等LW背景下，这在早期更为常见。这些背景允许晕生长到几个10 $^6$ - 10 $^7$ \Ms \和接近10 $^4$ K的维里温度，但不能完全将它们从H $_2$中灭菌。然后，气体坍缩通过Ly $α$和H $_2$快速冷却进行，其速度是普通Pop III恒星形成晕的10 - 50倍，但低于纯原子冷却晕的速度。以这种速率吸积的Pop III恒星变得蓝色和热，我们发现它们的电离紫外线辐射将它们的最终质量限制在1800 - 2800 \Ms \，在此之后它们会坍缩为IMBH。因此，在早期宇宙中，中等LW背景产生的IMBH远多于DCBH。
2021-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effects of stellar-mass primordial black holes on first star formation
利用宇宙学流体动力学放大模拟和半解析模型研究了原始黑洞对第一恒星形成的影响。我们的模型自洽地结合了两个竞争的影响：初始（等曲率）扰动引起的PBH和BH吸积反馈。聚焦于质量为$\sim 30\ \rm M_{\odot}$的PBH，我们发现在分子冷却的微晕中第一颗恒星形成的标准图像并没有被PBH改变，因为当PBH构成暗物质的$f_{\rm PBH}\sim 10^{-4}-0.1$时，中央秒差距中模拟的恒星形成气体云与$\rm ΛCDM$的情况非常相似。当中心气体密度达到$10^{5}\ \rm cm^{-3}$时，动力摩擦时标为$\sim 2-10\ \rm Myr$，PBH也不太可能沉入恒星形成盘并影响原恒星的演化，尽管它们可能在主序星阶段与恒星相互作用。在更大的尺度上，PBH倾向于将恒星的形成转移到更大质量的晕，并加速结构的形成。后一种效应在初始超密度较高的区域更强。对于$f_{\rm PBH}\sim 10^{-4}-0.01$（观测限制允许），托管第三星族恒星的晕的坍缩质量分数与$\rm ΛCDM$相似（在$z\lesssim 30$的$\sim2$的因子内），这意味着恒星质量PBH对$z\gtrsim 10$宇宙恒星形成历史的影响很小。我们还发现原子冷却晕中PBH吸积产生的Lyman-Werner光子可能促进了直接坍缩黑洞的形成。
2022-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Formation of Multiple Stellar Populations in Globular Clusters
几乎所有的球状星团（GCs）研究到目前为止，显示出多个恒星星族的证据，形成鲜明对比的传统观点，GCs是一个单金属，同时代的恒星人口。在早期工作的基础上，我们提出了一个简单的物理模型的早期演变（几个10^8年）的GC。我们认为恒星的质量损失，II型和提示Ia型超新星，冲压压力，吸积从周围的ISM上的年轻GC自己的气藏的发展的影响。在我们的模型中，第一代恒星形成的II型超新星清除了其初始气体储层的GC。在接下来的几个10^8年里，AGB恒星的质量损失和周围ISM的物质吸积在GC的中心。这种物质必须保持相当冷（T~10^2K），但由于年轻GC中的高莱曼-维尔纳通量密度，在穿越时间不会发生灾难性的冷却。GC内的气体收集必须与来自环境ISM的冲压压力竞争。经过几十年的时间，莱曼-维尔纳光子通量密度下降了三个数量级以上，这使得氢分子和恒星得以形成。在第二代恒星形成之后，第二代的II型超新星和第一代的Ia型超新星保持了无气体的GC，从而结束了恒星形成事件的循环。我们的模型作出了明确的预测，存在或不存在多个恒星星族内GC质量和形成环境的函数GC。通过分析中等年龄的LMC星团，我们发现了一个质量阈值为10^4 Msun的证据，低于这个阈值的LMC星团似乎是真正的同时代星团。这个阈值质量是一致的，我们预测的质量在冲压压力是能够清除气体从集群在大麦哲伦星系在目前的时代。（简略）
2010-11-23 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
Supermassive black hole ancestors
我们研究了一个模型，在这个模型中，超大质量黑洞（SMBH）可以通过重种子上的气体吸积以及重（m_s^h=10^5 Msol）和轻（m_s^l = 10^2 Msol）种子的合并的联合作用而生长。前者是气体在T_s^h > 1.5 × 10^4K、无H_2的晕中直接坍缩的结果;后者是标准的H_2基恒星形成过程的终产物。通过将晕暴露在由吸积黑洞和恒星产生的强（J_21 > 10^3）莱曼-维尔纳紫外背景下，从而建立了一个自我调节的生长机制，从而获得了无H_2条件。我们发现，在类星体诞生的高度偏置区域中，在z接近18时已经满足了这个条件。允许在z=6-7时形成SMBH的关键参数是可以形成重种子的晕的分数：最低要求是f_heavy>0.001;当f_heavy接近1时，可以获得高达2 × 10^10 Msol的SMBH。独立的f_heavy，该模型产生了一个高Z恒星的膨胀黑洞质量的关系，这是陡峭的比本地的，这意味着SMBHs形成之前，他们的膨胀到位。在类星体形成的环境中，莱曼-沃纳辐射反馈允许形成重种子，这对于在其演化的早期阶段（即z>7）通过合并事件实现SMBH的快速增长至关重要。紫外光子的产生主要是由星系中的恒星主导的，即黑洞吸积辐射是次主导的。有趣的是，我们发现在z=6时，类星体中轻BH和SMBH的最终质量大致相等;同时只有19%的初始重子含量转化为恒星。在z > 7.2的所有时期，…
2012-02-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
