Faint Population III supernovae as the origin of the most iron-poor stars
银河系中最缺铁的恒星对天体物理学物体的性质提供了重要的观测限制，这些天体使原始气体富含重元素，这些恒星就是从这些物质形成的。其中，最近发现的缺铁恒星SMSS J031300.36-670839.3显示出显著的化学成分，未检测到铁（[Fe/H] $<-7.1$），碳和镁相对于钙的含量大幅增加。我们调查了无金属（人口III）恒星的超新星产量来解释这颗恒星所观察到的丰度模式。我们报告说，高[C/Ca]和[C/Mg]的比例和上限确定的其他元素丰度与核心塌陷超新星（具有正常的爆炸动能$E$的$E_{51}=E/10^{51}$尔格$=1$）或超新星（$E_{51}\geq 10$）的第三人口的25 $M_{\odot}$或40 $M_{\odot}$星的产量很好地再现。最佳拟合模型假设第三星族祖先的爆炸经历了广泛的物质混合和回落，留下了黑洞遗迹。在这些模型中，钙是由静态/爆炸性O燃烧和不完全的Si燃烧在第III族超新星/超超新星，在对比的建议，钙是起源于热CNO循环在超新星前演化。在5颗具有[Fe/H] $<-4.5$的贫铁星中，有4颗碳增强星与$^{56}$ Ni的质量小于10 $^{-3}M_{\odot}$的暗超新星模型一致。
2014-08-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Evolution of Rotating 25 M$_{\odot}$ Population III star: Physical Properties and Resulting Supernovae
在这封信中，我们报告的1-D建模的旋转25 M $_{\odot}$零年龄主序人口III星的核心崩溃的发病阶段的结果。快速旋转的模型在主序星阶段之后显示出剧烈和零星的质量损失。与太阳金属丰度模型相比，Pop III模型显示出非常小的超新星前半径。此外，在核心崩溃的发病阶段的模型，我们模拟由此产生的超新星的流体动力学模拟。根据相应的旋转和恒星风造成的质量损失，所产生的超新星跨越了从弱II型到Ib/c型的类别。我们发现，由Pop III型恒星产生的核心坍缩超新星的绝对星等比由太阳金属丰度恒星产生的要暗得多。从我们的模拟结果中，我们还得出结论，在爆炸能量和镍质量的考虑范围内，这些瞬态事件是非常微弱的，使得它们很难被检测到在高红移。
2023-02-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Massive binary black holes from Population II and III stars
本研究利用SEVN代码演化第三代与第二代双星模型，发现二者形成的双黑洞性质差异轻微，仅少数并合事件主黑洞质量高于对不稳定间隙，且其主要形成通道为稳定质量转移。
2023-08-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
COSMIC Variance in Binary Population Synthesis
双星的形成和演化是天文学中几个领域的重要组成部分。对于引力波观测站来说，最多的源是螺旋和/或合并的致密双星，而双星几乎存在于每一次电磁调查中，无论目标人口如何。大型双星群体的模拟有助于预测和通知电磁和引力波源的观测。二进制人口合成是一种工具，平衡物理建模与模拟速度，以产生大量的二进制人口的时间尺度天。我们提出了一个社区开发的二进制人口合成套件：COSMIC，旨在模拟紧凑对象的二进制人口和他们的祖先。作为一个概念的证明，我们模拟了银河系人口的紧凑双星和他们的引力波信号可观察的激光干涉仪空间天线（LISA）。我们发现，$\sim10^8$紧凑型双星驻留在银河系的今天，而$\sim10^4$的可能是可分辨的LISA。
2020-09-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Pulsational pair-instability and the mass gap of Population III Black Holes: Effects of overshooting
自从发现GW190521以来，已经提出了几个建议来解释由（脉动）对不稳定性（$M = 65-130 M_\odot$）引起的质量间隙中黑洞的形成。我们使用恒星演化和流体动力学程序，通过脉动对不稳定性（PPI）过程计算了Pop III星的质量抛射。如果采用一个相对较小但合理的过冲参数值，恒星在PPI阶段不会成为红超巨星。我们表明，在这种情况下，大部分的氢信封后，仍然由PPI的质量喷射。我们发现BH的质量最多可能是$M = 109 M_\odot$，低于对不稳定超新星的质量范围。
2020-11-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Merger rate density of Population III binary black holes below, above, and in the pair-instability mass gap
我们提出了人口合并率密度（Pop.）III二元黑洞（BH）的广泛使用的二元人口合成代码BSE扩展到非常大质量和极端贫金属的恒星。我们不仅考虑了低质量的BH（lBH：$5-50 M_\odot$），而且考虑了高质量的BH（hBH：$130-200 M_\odot$），其中lBH和hBH分别低于和高于对不稳定质量间隙（$50-130 M_\odot$）。人群III BH-BH可分为三个亚群：无hBH的BH-BH（hBH 0 s：$m_{\rm tot} \lesssim 100 M_\odot$）、有1个hBH的BH-BH（hBH 1 s：$m_{\rm tot} \sim 130-260 M_\odot$）和有2个hBH的BH-BH（hBH 2 s：$m_{\rm tot} \sim 270-400 M_\odot$），其中$m_{\rm tot}$是BH-BH的总质量。它们在当前宇宙中的合并率密度对于hBH 0是$\sim 0.1$ yr $^{-1}$ Gpc $^{-3}$，对于hBH 1 s和hBH 2 s之和是$\sim 0.01$ yr $^{-1}$ Gpc $^{-3}$，前提是Pop. III恒星的质量密度是$\sim 10^{13} M_\odot$ Gpc $^{-3}$。这些速率对初始条件和单星模型不太敏感。hBH 1和hBH 2合并可能在不久的将来发现的hB…
2021-03-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
How to confirm the existence of population III stars by observations of gravitational waves
提出了一种利用引力波（GW）观测确认具有大质量黑洞双星（GW 150914）的第三星族（Pop III）星存在的方法。当我们得到足够数量的事件时，我们想确定哪个模型更接近现实，有没有Pop III明星。我们需要准备各种“Pop I/II模型”和各种“Pop I/II/III模型”，并调查哪种模型与事件一致。为了证明我们的分析，我们模拟检测GW事件的人口合成模型的一些例子，有和没有流行III星。我们计算的似然比与现实的事件数和评估的概率，确定存在的流行III星。在典型情况下，我们的分析可以通过黑洞-黑洞二元合并的22 GW信号以90%的概率区分Pop I/II模型和Pop I/II/III模型。
2017-09-25 astro-ph.HE
Gravitational wave quasinormal mode from Population III massive black hole binaries in various models of population synthesis
针对双黑洞合并后的残余黑洞，我们证明了在不同的参数和函数下，可以探测到第三族双黑洞合并的引力波，其探测率为$5.9-500~{\rm events~yr^{-1}}~({\rm SFR_p}/ (10^{-2.5}~M_\odot~{\rm yr^{-1}~Mpc^{-3}})) \cdot ({\rm [f_b/(1+f_b)]/0.33})$.该速率是针对第二代引力波探测器（如KAGRA）的SNR $>8$事件估计的。这里，${\rm SFR_p}$和${\rm f_b}$分别是星族III恒星形成率和双星比例的峰值。当我们仅考虑SNR为$>35$的事件时，事件率变为$0.046-4.21~{\rm events~yr^{-1}}~({\rm SFR_p}/ (10^{-2.5}~M_\odot~{\rm yr^{-1}~Mpc^{-3}})) \cdot ({\rm [f_b/(1+f_b)]/0.33})$。这表明，对于剩余黑洞的自旋$q_f>0.95$，当信噪比$>35$小于$0.037~{\rm events~yr^{-1}}~({\rm SFR_p}/ (10^{-2.5}~M_\odot~{\rm yr^{-1}~Mpc^{-3}})) \cdot ({\rm [f_b/(1+f_b)]/0.33})$时，我们得到的事件率为$>35$，而对于第三代探测器如爱因斯坦望远…
2016-06-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Binary black hole mergers from Population III stars: uncertainties from star formation and binary star properties
本研究量化了第三族恒星双黑洞并合率与质量谱的不确定性，发现轨道性质、恒星形成历史分别显著影响并合率的幅度与峰值红移，预测爱因斯坦望远镜年探测量为10至1万次。
2024-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-ray bursts from massive Population III stars: clues from the radio band
目前的模型表明，伽马射线暴可以用来探测星族III的恒星--早期宇宙中的第一批恒星。在本文中，我们使用数值模拟来证明，晚时间的无线电观测的伽马射线暴余辉可以提供一种手段来识别爆发，起源于人口III的恒星，如果这些是非常大的质量，独立于他们的红移。然后，我们提出的结果，从一个试点研究使用澳大利亚望远镜紧凑阵列在17 GHz，旨在测试的假设，即可能有人口III伽马射线暴之间的当前样本的已知事件。我们观察到三个候选者加上一个控制伽马射线暴，并没有检测到上限为20-40 μ J在爆炸后500-1300天。
2016-04-13 astro-ph.HE
On the population III binary black hole mergers beyond the pair-instability mass gap
我们进行了一个二进制人口合成计算纳入非常庞大的人口（人口）。III星高达1500 $M_\odot$，并调查性质的二元黑洞（BBH）合并。在对不稳定质量隙以上，我们发现典型的初级黑洞（BH）质量为135-340 $M_\odot$ .最大原发BH质量为686 $M_\odot$。两个组分都在质量隙以上的BBH具有低的有效内旋自旋$\sim$ 0。到目前为止，没有确凿的BBH合并超出了质量差距已被检测到，并在合并率密度的上限。如果把Pop. III星的初始质量函数（IMF）简单地表示为$ξ_m(m) \propto m^{-α}$（单次幂律），我们发现，为了使合并率密度不超过上界，需要$α\gtrsim 2.8$。未来的引力波探测器如Einstein望远镜和Pre-DECIGO将在高红移处观测到BBH并合。我们建议，我们可能能够施加一个严格的限制，人口。III IMF的合并率密度从未来的观测结果与理论推导的比较。
2021-05-18 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Searches for Population III pair-instability supernovae: Predictions for ULTIMATE-Subaru and WFIRST
ULTIMATE-Subaru（超宽激光断层成像仪和MOS，用于Subaru上的卓越探索）和WFIRST（宽视场红外巡天望远镜）是下一代近红外仪器，具有大视场。它们使我们能够在近红外范围内进行深度和广度的瞬态调查。这样的近红外瞬变观测使我们能够发现非常遥远的超新星，这些超新星的波长红移到近红外波长。我们已经进行了模拟瞬态调查与ULTIMATE斯巴鲁和WFIRST的能力，发现人口III对不稳定超新星。我们发现，一个5年的1 deg 2 K波段瞬态调查与点源的极限星等为26.5等与ULTIMATE斯巴鲁可能会发现约2人口III对不稳定超新星超过红移6。在F184波段WFIRST达到26.5等的5年10度2的观测中，可能会发现大约7颗超过红移6的第三星族对不稳定超新星。我们还发现，预期的人口III对不稳定的超新星探测的数量增加约2倍，如果近红外瞬态调查对星系团进行。其他超新星，如星族II对不稳定超新星也将在同一次调查中被发现。这项研究表明，未来的宽视场近红外仪器允许我们通过执行深和宽的近红外瞬态调查调查的第一代超新星的爆炸。
2019-03-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational waves from mergers of Population III binary black holes: roles played by two evolution channels
本研究基于A-SLOTH代码模拟第三代双黑洞的两种演化通道，分析其对宇宙并合事件占比、随机引力波背景及爱因斯坦望远镜探测率的影响，明确了两类通道的特征与相对重要性。
2024-09-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The possible existence of Pop III NS-BH binary and its detectability
在对Pop III星的星族合成模拟中，形成了许多合并时间小于宇宙年龄$(τ_{\rm H})$的BH（黑洞）-BH双星，而没有形成NS（中子星）-BH双星。原因是Pop III星没有金属，所以预计不会有质量损失。然后，在最后一次超新星爆炸到NS的过程中，大量的质量丢失，使得半长轴变得太大，以至于Pop III NS-BH双星无法在$τ_{\rm H}$中合并。然而，根据对脉冲星自行的观测，几乎可以确定NS存在$200-500{\rm~ km~s^{-1}}$量级的反冲速度。因此，NS-BH双星的一半的半长轴可以小于之前关于Pop III NS-BH双星的参数，以减少合并时间。我们对Pop III NS-BH双星进行了包含NS反冲的总体合成蒙特卡罗模拟，发现Pop III NS-BH合并的事件率为$\sim 1 {\rm Gpc^{-3} yr^{-1}}$。这表明，从今年秋天开始，在Advanced LIGO和Advanced Virgo的O2中有很好的机会检测到Pop III NS-BH合并。
2016-10-02 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Premature Black Hole Death of Population III Stars by Dark Matter
第三星族恒星是第一代恒星，形成于原始元素丰度的迷你晕中，因此不含金属。它们被认为是在致密的暗物质云的核心形成的。因此，重子和暗物质之间的相互作用可能对它们的演化产生重要影响。在本文中，我们考虑捕获的非或弱湮灭的暗物质，这些早期的大质量恒星。在参数空间的广阔区域中，暗物质与重子的相互作用导致恒星过早死亡，成为黑洞。我们勾勒出这种修改的标准演化历史的人口III恒星可能会影响时代的再电离，通过修改的紫外线发射量，过渡到人口II恒星的形成，和X射线和无线电发射吸积到黑洞残余物。起源于星族III恒星的大质量黑洞的信号可以通过它们合并产生的引力波观测到。最后，对不稳定超新星的观测可以有效地排除黑洞在广泛的参数空间中过早死亡，质量范围从$m_{DM} \sim 0.1\text{ GeV}$到$m_{DM} \sim m_{\rm Pl}$。
2021-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
A model for microquasars of Population III
目前的模拟表明，第一颗恒星主要是在双星系统中形成的。研究第一个吸积双星系统对星系际介质再电离和加热的贡献，需要为第三星族的微类星体建立一个具体的模型。我们的目标是建立一个完整的模型的微类星体的施主星是第三星族。我们认为恒星的质量损失完全是由物质通过洛希瓣向黑洞的溢出引起的。在一个轻强子模型的框架下，我们计算了由吸积盘、辐射压驱动风和喷流中的相对论粒子产生的辐射的光谱能量分布。此外，我们还估计了第一类微类星体对再电离的影响。我们确定，第三族微类星体是强大的紫外线辐射源产生的风的超临界盘，并产生宽带非热发射的射流。我们的结果表明，早期宇宙中的微类星体可能对星系际介质的再电离和加热很重要。
2019-06-12 astro-ph.HE
First Light II: Emission Line Extinction, Population III Stars, and X-ray Binaries
我们产生的合成光谱和观测的无金属恒星星族和高质量的X射线双星在文艺复兴时期的模拟在红移为15。我们扩展了我们的方法，从第一篇论文中的系列建模的生产和消光的发射线在整个尘埃和富含金属的星际和环银河介质提取的模拟，使用蒙特卡洛计算。为了捕捉高能光子的影响，我们包括从硬X射线到远红外的所有频率，具有足够的频率分辨率来辨别线发射和吸收轮廓。在我们的样品中，最常见的线按其出现率的顺序是Ly $α$，C IV $λ\lambda1548,1551$双联体，H- $α$和Ca II $λλ\lambda8498,8542,8662$三联体.直接观测无金属恒星群体的最佳方案是两个第三族星系之间的合并。在富金属和无金属恒星星族的合并中，可以间接推断出一些特征。单个的第三星族星系太暗，无法在$z = 15$上用光度计观测到。Ly $α$的发射是可辨别的$JWST$作为一个增加的$\rm{J_{200w} - J_{277w}}$颜色的内在恒星轨道。用下一代太空望远镜观测无金属恒星将是困难的，尽管不是不可能的。
2017-12-08 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Detectability of Population III stellar remnants as X-ray binaries from tidal captures in the local Universe
我们评估的可行性，检测紧凑的对象残留物从人口III（流行III）的恒星在附近密集的星团，在那里他们再次成为明亮的X射线双星（XRB）和潮汐中断事件（TDEs）通过强潮汐遭遇。通过对Pop III恒星的形成进行分析建模，再加上数值模拟预测的头重脚轻的初始质量函数，我们得出了当今银河系（MW）核星团中（活跃）Pop III XRB和TDE的数量为$\sim 0.06-0.3$和$\lesssim 4\times 10^{-6}$，使得任何检测都不太可能。然而，当测量MW和邻近星系团的所有大质量星团时，检测概率可以显着提高。具体来说，我们预测$\sim 1.5-6.5$和$\sim 40-2800$活跃Pop III XRB的MW和室女座集群，分别。我们的Pop III XRB由具有典型质量和光度的$\sim 45$ $\rm M_{\odot}$和$\sim 10^{36}$ $\rm erg\ s^{-1}$的黑洞主导（$\sim 99\%$）。对附近（$\lesssim 30-300$ $\rm Mpc$）星系团进行深入调查，以寻找这样的Pop III XRB，这是下一代X射线望远镜（如ATHENA和LYNX）所能达到的。
2021-09-21 astro-ph.HE
Population III microquasars
我们提出的第一个结果，在制定一个完整的模型的微类星体的捐助者的明星是从人口III。这些恒星不产生恒星风，所以我们认为质量损失完全是由于物质溢出洛希瓣朝向紧凑的物体，一个最大旋转的黑洞。吸积的速率是非常超爱丁顿的，以风和喷流的形式从系统中大量损失。我们计算了相对论性的粒子含量的喷注和相应的光谱能量分布（SED）考虑到一个轻强子模型。这些对象的宇宙学意义的前景进行了简要的讨论。
2018-07-26 astro-ph.HE
The Prompt Emission of Gamma-Ray Bursts from Population III Stars
Oregon State University（俄勒冈州立大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Stony Brook University（石溪大学）；Flatiron Institute（熨斗研究所）；Princeton University（普林斯顿大学）；Stanislaus State University（斯坦尼斯劳斯州立大学）
本研究提出通过伽马射线暴识别宇宙第一代恒星（第三族恒星），发现其光变曲线时标和峰值能量等特征与第一族暴不同，并可能解释爱因斯坦探针探测到的软X射线瞬时辐射。
2026-10-08 astro-ph.HE
Equatorial outflows driven by jets in Population III microquasars
当其中一颗恒星坍缩成黑洞时，星族III的双星系统可以演化成微类星体。当致密物体以大于爱丁顿速率的速率吸积物质时，由强辐射压力驱动的强大喷流和风应该形成。我们调查的结构，喷风系统的第三族微类星体模型的尺度超出喷风形成区域。使用相对论流体动力学模拟，我们发现，之间的喷流和磁盘风的动能比决定了系统的配置。当动力由风主导时，射流充满一个狭窄的通道，被密集的外流准直。当喷流控制了系统的能量时，它的一部分能量被转移，使风变成准赤道气流，同时喷流变宽。从我们的模拟结果中，我们实现了准赤道风的影响的尺度的顺序的二进制系统的大小的半解析计算。我们的研究结果表明，第三族微类星体可能会注入伽马射线和相对论粒子到早期星系际介质，有助于其再电离在大距离的二元系统。
2020-12-21 astro-ph.HE
Long Duration X-Ray Flash and X-Ray Rich Gamma Ray Burst from Low Mass Population III Star
最近的数值模拟表明，第三星族（Pop III）恒星出生时的质量不大于$\sim 100 M_{\odot}$，但通常为$\sim 40M_{\odot}$。通过自洽地考虑这些低质量Pop III星的包层中喷流的产生和传播，我们发现Pop III蓝超巨星即使保持大质量氢包层也有可能产生伽马射线暴（GRB）。我们评价了Pop Ⅲ型伽玛暴的观测特征，预言Pop Ⅲ型伽玛暴在观测者坐标系中具有$\sim 10^5$秒的持续时间和$\sim 5 \times 10^{50} {\rm erg} {\rm sec}^{-1}$的峰值亮度。假设Pop III伽玛暴的$E_p-L_p$（或$E_p-E_{γ, \rm iso}$）相关成立，我们发现在观测者坐标系中，谱峰能量下降$\sim$几keV（或$\sim 100$ keV）。我们讨论了未来的卫星任务，如EXIST和龙虾的Pop III伽玛暴的可探测性。如果$E_p-E_{γ, \rm iso}$关联成立，我们有可能在$z \sim 9$上探测到长持续时间的富X射线伽玛暴。另一方面，如果$E_p-L_p$相关性成立，我们有可能探测到Pop III GRB，直到$z \sim 19$，因为龙虾长时间的X射线闪烁。
2012-09-26 astro-ph.HE
Population III Gamma-Ray Bursts and Breakout Criteria for Accretion-Powered Jets
我们研究了各种类型的大质量恒星中吸积动力喷流的传播，如沃尔夫-拉叶星，轻第三星族（Pop III）星，和大质量Pop III星，所有这些都是伽马射线暴（GRB）的祖先候选人。我们进行了二维轴对称的相对论流体动力学模拟，同时考虑到包络崩溃和射流传播（即，喷流对吸积的负反馈）。基于我们的流体动力学模拟，我们第一次表明，吸积动力射流可以潜在地从Pop III祖先的外层相对论性地爆发。在我们的模拟中，吸积率估计的质量流量通过内边界，喷注注入一个固定的吸积喷注转换效率$η$。通过改变40多个模型的效率$η$和张开角$θ_{op}$，我们发现，只要满足一个简单的条件$η\gtrsim 10^{-4} (θ_{op}/8^{\circ})^2$，喷流就能从所有类型的伽玛暴祖先中相对论性地突破，这与分析估计是一致的。否则不会发生爆炸或发生一些失败的球形爆炸。
2012-05-26 astro-ph.HE
A new prescription for the spectral properties of population III stellar populations
本文利用 GALSEVN 模型刻画 EoR 极低金属丰度 Pop III 恒星族群的光谱、电离光子与超新星性质，并评估双黑洞引力波可探测性。
2025-02-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Population III Binary Black Holes: Effects of Convective Overshooting on Formation of GW190521
GW 190521是两个黑洞（BH）的合并，其中至少一个BH位于对不稳定（PI）质量间隙内，并且由于PI超新星（PISNe）和脉动PI（PPI）的影响而难以形成。在这项研究中，我们研究了形成GW 190521-like BH-BH人口（Pop）III环境下的二进制人口合成计算。我们揭示了恒星演化过程中的对流过冲强烈影响了类GW 190521 BH-BH的形成。具有小过冲参数的模型（类似于GENEC）可以形成类似GW 190521的BH-BH。在红移为$\sim 0.82$时，推导出的合并率为$4 \times 10^{-2}$ ${\rm yr}^{-1}$ ${\rm Gpc}^{-3}$，这与引力波（GW）观测推断的类GW 190521 BH-BH的合并率相当。在这个模型中，一颗$\sim 90~M_\odot$恒星通过避免PPI和PISN而坍缩形成一个$\sim 90~M_\odot$ BH，即使它是双星的一员。这是因为它会膨胀到$10^2~R_\odot$，并且在双星演化过程中只损失很少的质量。然而，具有大的超调参数的模型（类似于Stern）根本不能形成类似GW 190521的BH-BH。因此，我们不能得出结论，一个Pop~III的二元系统是GW 190521的起源，因为确定的超调参数涉及高度的不确定性。如果GW 190521起源于一个Pop~III双星系统，则包含一个$1…
2021-06-09 astro-ph.HE
Signatures of Population III supernovae at Cosmic Dawn: the case of GN-z11-flash
以最近观测到的GN-z11-flash为例，说明了在高红移$z \gtrsim 10$时最早期（第三星族）恒星的末期的可观测性。我们发现，观察到的光谱的瞬态是一致的，其起源于一个冲击爆发的人口III超新星发生在GN-z 11星系在$z \sim 11$。爆炸的能量学表明，在该星系中有一颗质量为$\sim 300 M_{\odot}$的祖星，预计在几年的观测时间尺度内会发生这样的事件。我们预测的预期数量这样的瞬变从$z > 10$星系作为其宿主恒星质量和恒星形成率的函数。我们的发现对于未来在宇宙黎明探测和识别星系特征的研究非常重要。
2022-02-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-ray burst radio afterglows from Population III stars: Simulation methods and detection prospects with SKA precursors
我们调查的前景探测长伽马射线暴（GRB）的第三族（Pop III）的祖先使用SKA的先驱仪器WMA（Murchison宽场阵列）和ASKAP（澳大利亚SKA探路者）。我们推导出一个现实的模型，包括最广泛的合理的物理参数和观测角度的伽玛射线暴余辉。我们定义了最好的情况下的Pop III伽玛暴能量和红移分布。利用与观测到的长伽玛暴微物理参数拟合的概率分布函数，我们模拟了大量Pop III伽玛暴余辉，以寻找全局检测概率。我们发现，ASKAP可能能够检测35%的Pop III伽玛暴余辉在乐观的情况下，和27%在悲观的情况下。在任何一种情况下，MWA都可以检测到可忽略的数量。通过将固有速率与可检测时间尺度相结合，发现ASKAP的每幅图像检测率高达$\sim$ 6000，低至$\sim$ 11，这表明乐观的情况是不现实的。我们跟踪余辉通量密度如何在不同的时间间隔内变化，并发现，由于其非常缓慢的变化，这些余辉的盲目搜索的节奏应该尽可能长。我们还发现，在高红移的Pop III伽玛暴的射电余辉光变曲线是无法区分的，从那些经常长伽玛暴在更本地的宇宙。
2015-06-12 astro-ph.HE
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
Population III Gamma Ray Bursts
我们讨论了一个模型的坡印廷占主导地位的伽马射线暴从非常大质量的第一代（pop.III）恒星的崩溃。从20阶的红移来看，所产生的相对论喷流将在50 keV及以上的硬X射线范围内辐射，大约一天后，外部冲击分量的峰值约为几keV。在相同的时间尺度上，75 GeV左右的逆康普顿分量可能是预期的，以及可能的红外闪光。这些成分的通量将超过斯威夫特和费米等探测器的阈值，提供可能是高红移宇宙中第一个发光物体及其黑洞的形成和性质的潜在宝贵信息。
2010-04-12 astro-ph.HE
A model of high-energy emission from jets of microquasars of Population III
目前的研究表明，第一批恒星的辐射本身不足以在很远的距离上覆盖星系际介质，因为它们形成的云的柱状密度很高。因此，有必要探索再电离的其他替代方案。研究第一个吸积双星系统对星系际介质再电离和加热的贡献，需要为第一个微类星体建立一个具体的模型。我们的目标是建立一个一致的模型，为喷流的微类星体的施主星是第三人口。我们计算的光谱能量分布的相对论性粒子在喷流中产生的辐射，在一个lepto-hadronic模型的框架内。此外，我们还研究了喷流与早期星系际介质的相互作用。所有的计算都是在宇宙学红移值z = 10的情况下进行的。我们确定，喷流的微类星体的人口III是强烈的伽马辐射的区域内的粒子加速附近的紧凑的对象和终端喷气机的来源。
2019-02-12 astro-ph.HE
Gamma-ray bursts and Population III stars
伽马射线暴（GRB）是第一批恒星和星系时代的理想探测器。我们回顾了最近的理论理解的第一（所谓的人口III）恒星的形成和演化，在光的可行性提供伽玛射线暴的祖先。我们继续讨论可能的独特的观测签名，这种突发的基础上，目前的形成长伽玛暴的情况。这些特征包括与瞬发发射机制有关的特征，以及与余辉辐射有关的特征，在余辉辐射中，周围的星系际介质可能会留下一个指示性的吸收光谱。我们强调重要的剩余的不确定性，在我们新兴的理论框架。
2016-03-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Nature of Double-Peaked [O III] Active Galactic Nuclei
具有双峰[O III]谱线的活动星系核可能是亚千秒差距或千秒差距尺度的双星活动星系核。然而，纯气体运动学可以产生相同的双峰线轮廓的空间积分光谱。在这里，我们结合积分场光谱和高分辨率成像的42双峰[O III]活动星系核斯隆数字巡天调查人口的组成部分。我们发现了两个双星活动星系核，其中的谱线分裂是由合并核的轨道运动驱动的。这样的天体只占双峰活动星系核的2%。几乎所有（~98%）的双峰活动星系核都是由于气体运动学而被选中的;其中一半显示出从核延伸4-20 kpc的空间分辨窄线区域。偶然，我们发现两个光谱未解决的二元活动星系气体运动产生的双峰[O III]线。相对频繁的偶然发现表明，只有约1%的活动星系核在Sloan谱中出现双峰，而所有Sloan活动星系核中有2.2 - 0.8 ^{+2.5}%是活动星系核。因此，双峰样本在寻找二元活动星系核方面并不比其他活动星系核样本有多大优势。双星活动星系核的比例意味着活动星系核占空比的增加（8 - 3 ^{+8}%），说明星系间的相互作用增强了核吸积。我们说明，积分场光谱是至关重要的识别二进制活动星系核：几个对象以前被归类为“二进制活动星系核”与长缝光谱是最有可能的单活动星系核扩展窄线区域。本文还讨论了辐射压驱动下扩展窄线区的形成。
2011-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Constraining Population III stellar demographics with next-generation gravitational-wave observatories
本文提出利用贝叶斯深度学习仿真器结合非参数恒星形成历史模型，从下一代引力波天文台模拟星表中区分第三族与第一/二族黑洞并合事件，并实现对第三族初始质量函数谱指数和恒星形成率密度的有效约束。
2025-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational waves from Population III binary black holes are consistent with LIGO/Virgo O3a data for the chirp mass larger than $\sim 20M_{\odot}$
LIGO/Virgo O3 a观测到的双黑洞合并的概率数分布函数具有双峰，分别是啁啾质量$M_c$、总质量$M_t$、主黑洞质量$M_1$和次黑洞质量$M_2$的函数.较大的啁啾质量峰位于$M_c \cong 30 M_{\odot}$。$M_2$与$M_1$的分布遵循$M_2\cong 0.7M_1$的关系。对于$f(M) \propto M^{-α}$形式的星族III星初始质量函数，用$0\leq α\leq 1.5$进行的星族合成数值模拟与$M_c \gtrsim 20M_{\odot}$的O3 a数据一致.模拟数据的$M_2$与$M_1$的分布也与O3 a数据的$M_2\cong 0.7M_1$关系一致。
2021-09-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraint on the progenitor of binary black hole merger using Population III star formation channel
Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学学院）；Faculty of Engineering, Shinshu University（信州大学工学部）；Research Center for Advanced Air-mobility Systems, Shinshu University（信州大学先进航空移动系统研究中心）；Research Center for the Early Universe, Graduate School of Science, University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）
通过分层贝叶斯推断分析GWTC-3事件，约束第三族恒星双黑洞通道的分支比为0.11^{+0.08}_{-0.06}，并评估各通道对引力波目录的贡献。
2026-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Possible confirmation of the existence of ergoregion by the Kerr quasinormal mode in gravitational waves from Pop III massive black hole binary
Kerr时空的各能区的存在还没有被观测证实。通过对引力波中的准正规模的观测，我们证明了这一点是可能的。作为一个例子，利用最近的PopIII双星黑洞的布居合成结果，我们发现最终合并质量（$M_f$）的峰值约为$50~\rm M_{\odot}$，而确认部分能区所需的最终自旋$q_f = a_f/M_f > 0.7$的分数为$\sim 77\%$ .为了确定准正态模的频率，需要${\rm SNR} > 35$。Pop III星族合成的标准模型告诉我们，由第二代引力波探测器证实能区大于$50\%$的事件率为$\sim 2.3$ ${\rm events\ yr^{-1}\ (SFR_p/(10^{-2.5}\ M_\odot yr^{-1}\ Mpc^{-3}))} \cdot (\rm [f_b/(1+f_b)]/0.33)$，其中${\rm SFR_p}$和${\rm f_b}$分别是Pop III恒星形成率和双星分数的峰值。
2016-02-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
