Primordial magnetic fields in Population III star formation: a magnetised resolution study
第三星族恒星由于原始气体的分裂而成群形成。虽然均匀的磁场已被证明在现今的恒星形成过程中可以防止碎片化，但尚不清楚现实的k^3/2原始磁场是否具有同样的效果。当中心密度达到10-13 g cm-3时，我们通过引入与速度场均分的饱和磁场来绕过与模拟湍流发电机相关的问题。我们测试了一系列的下沉粒子创建密度从10 -10-10-8克cm-3。在测试范围内，电场并不能抑制气体的碎裂，因此无法阻止碎裂程度随着分辨率的提高而增加。形成的沉降颗粒的数量和沉降颗粒中的总质量不受所有种子场和分辨率上的磁场的影响。除了在模拟箱的最高密度区域，磁压力保持低于气体压力，在该区域磁压力等于但从未超过气体压力。我们的研究结果表明，包含磁场在数值模拟的波普III恒星形成在很大程度上是不重要的。
2022-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Impact of Population III homogeneous stellar evolution on early cosmic reionisation
背景：人口III（流行III）明星可能会快速旋转。快速旋转的一个预期结果是强烈的内部混合，这深刻影响了它们在赫兹-罗素图中的进化轨迹，从而影响了它们的电离能力。目标：我们调查的电离功率的波普III星内部混合的极端情况下，导致化学均匀的演变（CHE）的影响。在这种情况下，在主序星阶段，恒星从中心到表面保持相同的化学成分。均匀恒星比非均匀演化的恒星具有更高的有效温度和光度，因此是更强的电离源。方法：恒星演化模型基于氢质量分数随时间变化的$n=3$多面体。电离模型采用了Shu等人（2002）的自相似香槟流解，以及在红移和晕质量网格上对星团进行随机处理的数值模拟。结果如下：我们发现，含有化学均匀的恒星晕有一个逃逸分数的电离光子约两倍的晕包含经典的流行III星。通过外推的高$z$电离历史供电的Pop III星（在$z\gtrsim 15$）的后再电离时代，我们推导出汤姆逊散射光学深度$τ$，这是比较测量值由$\textit{Planck}$。我们发现，$τ$是过度生产的$\sim1.5- 5σ$，当所有的流行III恒星均匀演化。这表明CHE不太可能在大多数Pop III恒星中实现，尽管目前的研究不能排除其中一小部分经历CHE。结论：快速旋转可能对Pop III恒星的电离预算产生重大影响，从而对早期宇宙再电离产生重大影响。
2022-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The most iron-deficient stars as the polluted population III stars
我们研究了包括SMSS J031300.36-670839.3（[Fe/H] <-7.52）在内的大多数贫铁星的起源。在星系形成的层次结构框架下，利用化学演化模型计算了恒星诞生后星际物质吸积（ISM）对恒星表面金属丰度的影响.预测的金属丰度分布函数与极端贫金属恒星的观测结果非常吻合。特别是，最低的金属丰度尾是很好地再现了人口III的恒星，其表面被污染的金属通过ISM吸积。这表明铁族元素的起源可以用[Fe/H] $\lesssim -5$型恒星的ISM吸积来解释。目前的结果提供了新的见解的性质，最贫金属的恒星和搜索人口III星与原始丰度。
2015-07-07 astro-ph.GA 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
The little-studied cluster Berkeley 90. I. LS III +46 11: a very massive O3.5 If* + O3.5 If* binary
背景：似乎大多数（如果不是全部的话）大质量恒星都诞生于多个系统中。与此同时，最大的双星很难找到，因为它们在整个银河系中的数量很少，而且距离和距离都很大。目标：我们要研究：[a] LS III +46 11，在本文中被确定为一个非常大质量的双星; [b]另一个附近的大质量系统，LS III +46 12;[c]周围的星团，伯克利90。方法：本文所使用的数据大多数是多历元高信噪比的光谱数据，但也使用了Lucky Imaging和档案测光。光谱通过专门的管道进行简化，并使用我们自己的软件进行处理，例如光谱轨道代码，CHORIZOS和MGB。结果如下：LS III +46 11是一个新的极早期O型光谱双星[O3.5 If* + O3.5 If*]，LS III +46 12是另一个早期O型系统[O4.5 V（（f））]。我们测量了LS III +46 12的97.2天周期，并导出其两颗恒星的最小质量分别为38.80 $\pm$ 0.83 M Sol和35.60 $\pm$ 0.77 M Sol。我们测量两颗恒星的消光，估计距离，寻找光学伴星，并研究周围的星团。在这样做时，发现一个可变的消光以及距离的差异结果。我们讨论了可能的解释，并认为LS III +46 12可能是一个隐藏的双星系统，其中的同伴目前尚未被发现。
2015-04-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Mass Distribution of Population III Stars
极贫金属的恒星是关于大质量第三星族恒星性质的独特信息。模的几个元素，随着恒星演化，目前在极端贫金属恒星的光球丰度观察到的是其出生的气体云组成的代表。由于这个原因，极端贫金属恒星的化学性质密切反映了来自大质量第三星族恒星的超新星的核合成产率。在这里，我们从文献中整理了53颗极贫金属恒星的详细丰度，并推断出它们的第三星族祖先的质量。我们拟合了一个简单的初始质量函数的一个子集的29个推断的第III星族恒星质量，并发现质量分布是很好地代表了幂律IMF指数$α= 2.35^{+0.29}_{-0.24}$。从第三星族大质量恒星中推断出的超新星的最大祖先质量是$M_{\rm{max}} = 87^{+13}_{-33}$ M $_\odot$，我们在我们的样本中没有发现质量超过$\sim$ 120 M $_\odot$的恒星的贡献。最小质量与第三星族超新星的理论质量下限非常一致。我们的结论是，IMF的大规模人口III星是一致的初始质量函数的今天的大质量恒星，很可能已经形成的恒星远低于超新星质量的限制，可以生存到今天。
2017-04-03 astro-ph.SR
H-He Shell Interactions and Nucleosynthesis in Massive Population III Stars
我们报告我们正在进行的调查到核合成和流体动力学性质的混合在大规模流行III星的H-和He-对流区之间的界面。通过对26个一维恒星演化模拟网格的研究，发现在23/26个情形中存在H-He相互作用。我们证明了在80 M $_\odot$中H-He相互作用中预期的核合成。最后，我们描述了我们在PPMStar流体动力学代码中模拟Pop III双对流区的进展。
2018-10-29 astro-ph.SR
Evolution of low mass population III stars from the pre-main sequence to the white dwarf cooling track
该研究通过计算不同质量原初金属丰度第三代恒星的演化过程，发现其与高金属丰度恒星及其他原初模型存在演化差异，给出初始-终态质量关系并确定第三代前身星白矮星的最小质量，为观测第一代恒星提供标记。
2023-08-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
Searching for Low-mass Population III Stars Disguised as White Dwarfs
目前还不确定是否存在低质量的第三星族恒星。虽然拥有$M_{\ast} \approx 0.8~M_{\odot}$的第三星族恒星的数量密度的极限已经由斯隆数字巡天（SDSS）的数据得出，但对于第三星族恒星在较低质量下的存在却知之甚少。在缺乏可靠的光谱数据的情况下，具有$M_{\ast} \lesssim 0.8~M_{\odot}$的贫金属主序星（MPMS）的光谱很容易与冷白矮星混淆。为了解决这种模糊性，我们提出了一个分类器，区分MPMS恒星和白矮星的光度和/或光谱学的基础上，而不使用视差信息。我们使用最先进的理论光谱构建和训练我们的分类器，并在现有的基于SDS的分类上对具有可靠的Gaia DR 2视差的对象进行评估。然后，我们将我们的分类器应用于一个大型的SDSS光度和光谱的对象目录，以搜索MPMS候选人。我们发现了几个以前未知的候选人极贫金属（EMP）的明星，并恢复了许多确认EMP星已经在文献中。我们的结论是，档案SDSS光谱已经被彻底搜索EMP星。我们预测，在恒定的有效温度下，由于表面引力依赖的碰撞诱导的分子氢吸收，质量最低的原始成分恒星将具有比冷白矮星更红的光学到红外颜色。我们建议，我们的分类器的应用程序产生的下一代光谱调查的数据将设置更强的限制在银河系中的低质量人口III恒星的数量密度。
2021-02-09 astro-ph.GA 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
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
Population III stars around the Milky Way
我们探索了观测起源于原始气体的第三星族（PopIII）星的可能性.质量低于$0.8 M_\odot$的Pop~III星应该存在至今，虽然尚未观测到，但银河系晕中存在低金属丰度的恒星[Fe/H] $ < -5$，表明Pop~III星的表面受到了来自星际气体的吸积金属的污染。在本文中，我们研究了Pop~III星从其宿主星晕中逃逸的过程，并考虑了当它们的大质量主恒星爆发为超新星时，次级成员从双星系统中的抛射。这些恒星将它们从表面污染中拯救出来。通过计算恒星的形成和化学演化以及基于扩展的Press-Schechter合并树的分级结构的形成，我们证明了数百到数万个低质量的Pop~III恒星从银河系的构建块中逃逸。第二代和以后的极贫金属（EMP）恒星也从迷你晕中逃脱。在暗物质晕的球形坍缩模型下，通过计算并合树分支中小晕之间的距离，讨论了逃逸星的空间分布。结果表明，逃逸星分布在恒星晕之外，其密度分布接近于暗物质晕，而Pop~III星的密度分布略集中于中心。一些逃逸恒星离开银河系，扩散到星系际空间。在此基础上，讨论了利用原始表面丰度观测Pop~III星的可行性。
2016-03-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
Spectral Evolution of Rotating Population III Stars
该研究计算了旋转Pop III恒星及其ZAMS后演化的光谱，发现后期演化显著增亮恒星，使最巨大恒星在中等透镜下可被JWST探测，为区分早期恒星提供模型。
2025-05-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Premature Black Hole Death of Population III Stars by Dark Matter
第三星族恒星是第一代恒星，形成于原始元素丰度的迷你晕中，因此不含金属。它们被认为是在致密的暗物质云的核心形成的。因此，重子和暗物质之间的相互作用可能对它们的演化产生重要影响。在本文中，我们考虑捕获的非或弱湮灭的暗物质，这些早期的大质量恒星。在参数空间的广阔区域中，暗物质与重子的相互作用导致恒星过早死亡，成为黑洞。我们勾勒出这种修改的标准演化历史的人口III恒星可能会影响时代的再电离，通过修改的紫外线发射量，过渡到人口II恒星的形成，和X射线和无线电发射吸积到黑洞残余物。起源于星族III恒星的大质量黑洞的信号可以通过它们合并产生的引力波观测到。最后，对不稳定超新星的观测可以有效地排除黑洞在广泛的参数空间中过早死亡，质量范围从$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
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
Formation of mass gap compact object and black hole binary from Population III stars
对具有麦克斯韦反冲速度分布的星族III双星在形成质量为2- 5 $\,M_{\odot}$的质量隙致密天体（MGCO）时的星族合成进行了模拟。我们发现，对于$σ_{\rm k}=0$ -- $500$ km/s的八种反冲速度色散模型，黑洞（BH）-MGCO双星的平均质量为$\sim (30 \,M_\odot,\,2.6 \,M_\odot)$ .在我们的模拟数据中，我们发现了质量为$(22.9 \,M_\odot,\,2.5 \,M_\odot)$的BH-MGCO双星的存在，它看起来像GW 190814。
2020-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Rapidly rotating Population III stellar models as a source of primary nitrogen
本文探讨了快速初始旋转对大质量族III恒星演化及氮氧产量的影响，发现快速旋转虽未致均质演化，但通过引发核心He燃烧阶段的广阔中间对流区，显著促进了原初14N的产生，从而深刻影响第一代恒星的化学反馈。
2024-05-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
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
Metal Pollution of Low-Mass Population III Stars through Accretion of Interstellar Objects like `Oumuamua
我们计算了像Oumuamua这样的星际天体（ISO）在低质量第III星族恒星上的吸积质量（Pop.~ III幸存者），并估计Pop.~三个幸存者。从Oumuamua的发现中估计的ISO数密度是如此之高（$\sim 0.2$ ~au $^{-3}$），以至于Pop.~ III幸存者有机会与ISO碰撞$\gtrsim 10^5$次每$1$ ~Gyr。“Oumuamua本身将在Pop附近升华。III幸存者，因为它具有小尺寸，$\sim 100$ ~m。然而，大小为$\gtrsim 3$ ~km的ISO将达到Pop.~三名幸存者浮出水面。假设尺寸大于$D$的ISO累积数密度为$n \propto D^{-α}$，Pop.~ III期存活者可增加ISO质量$\gtrsim 10^{-16}M_\odot$，或ISO铁质量$\gtrsim 10^{-17}M_\odot$（如果为$α< 4$）。这个铁的质量比星际介质（ISM）的吸积质量大几个数量级。考虑到Pop.~对流区的物质混合，III幸存者，我们得到它们的表面污染典型的是[Fe/H] $\lesssim -8$在大多数情况下，然而表面污染的Pop. III型$0.8M_\odot$幸存者可能是[Fe/H] $\gtrsim -6$，因为对流层非常浅。如果我们应用于位于银河系中心距离为8千秒差距处的第三次爆发的幸存者，金属污染的依赖关系如下…
2018-05-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Vibrational instability of Population III very massive main-sequence stars due to the $\varepsilon$-mechanism
超大质量恒星被认为是在早期宇宙中形成的，因为缺乏重元素的冷却过程，并且可能是宇宙后来演化的原因。我们对它们演化的振动稳定性很感兴趣，并使用$500-3000M_{\sun}$对星族III超大质量主序星的径向和非径向振荡进行了线性非绝热分析。我们发现，只有径向基模变得不稳定，由于$\varepsilon$ -机制，这些恒星。这种不稳定性出现在CNO循环被激活，核能产生率大到足以停止主序前收缩之后，并在堆芯氢燃烧的早期阶段继续存在。此外，我们还粗略地估算了由于不稳定性而引起的质量损失量，以了解其重要性。
2012-01-04 astro-ph.SR
The Massive Star Population in M101. III. Spectra and Photometry of the Luminous and Variable Stars
我们讨论中等分辨率光谱，测光，和光变曲线的31个最明亮的恒星和变量的巨螺旋M101。大多数是A到F型超巨星。我们提出了三个已知的“不规则蓝色变星”V2，V4和V9）的新光度学和光变曲线，并确定了一个新的候选者。它们的光谱和变化证实它们是LBV候选者，V9可能处于LBV样的最大光状态或喷发。
2015-02-01 astro-ph.SR
Dust Production Factories in the Early Universe: Formation of Carbon Grains in Red-supergiant Winds of Very Massive Population III Stars
研究了一颗零龄主序星质量为500 M太阳的超大质量第三星族恒星在红超巨星（RSG）阶段星风中尘埃的形成。我们发现，在一个富含碳的风与恒定的速度，碳颗粒可以形成一个对数正态分布，所有的碳可用于尘埃形成最终凝结成尘埃的质量损失率（（0.1-3）× 10 ^{-3} M_sun yr^{-1}）和风速（1-100 km s^{-1}）的范围。我们还发现，由新形成的尘埃驱动的风的加速抑制了晶粒的生长，但仍然允许超过一半的气相碳最终被锁定在尘埃颗粒中。这些结果表明，在500颗太阳质量的第III星族恒星的RSG阶段，最多可以形成1.7太阳质量的碳颗粒。如果星族III恒星的初始质量函数是头重脚轻的，那么如此高的尘埃产量可以使非常大质量的原始恒星成为宇宙早期的重要尘埃来源。我们还简要讨论了一个新的形成方案的富碳超贫金属恒星考虑非常大质量的第三星族恒星的反馈。
2014-04-22 astro-ph.SR
Evolution of Very Massive Population III Stars with Mass Accretion from Pre-Main Sequence to Collapse
我们计算了零金属丰度第三族（Pop III）恒星的演化，其质量从初始质量的$\sim 1M_{\odot}$吸积周围的气体。我们的计算涵盖了一个完整的演化阶段，从主序前，通过各种核燃烧阶段，通过最后的核心崩溃或对创建不稳定阶段。我们采用以下恒星质量相关的吸积率，这些吸积率是从基于红移$z \sim 20$处的低质量暗物质晕的早期结构形成的宇宙学模拟中导出的：（1）第一代（Pop III.1）恒星的吸积率和（2）零金属丰度但受Pop III.1恒星辐射影响的第二代（Pop III.2）恒星的吸积率。为了比较，我们还研究了辐射反馈对吸积率的影响。我们发现，Pop III.1恒星的最终质量可以大到$\sim 1000M_{\odot}$，超出了对不稳定超新星的质量范围（$140 - 300M_{\odot}$）。这样的大质量恒星经历核心坍缩形成中等质量黑洞，这可能是合并树到超大质量黑洞的种子。另一方面，Pop III.2恒星的质量变小（$\lsim 40 - 60M_{\odot}$），处于普通铁核坍缩恒星的质量范围内。这些恒星爆炸并喷射出重元素，有助于早期宇宙的化学富集，正如在星系晕中极贫金属恒星的丰度模式中所观察到的那样。
2009-02-26 astro-ph.SR
Some First Stars Were Red: Detecting Signatures of Massive Population III Formation Through Long-Term Stochastic Color Variations
在最初的10亿年内，识别在原始环境（Pop III）中形成的恒星对于揭示星系的最早生长和化学演化至关重要。然而，Pop III星系通常被认为太微弱，数量太少，无法被未来的仪器探测到，除非有极长的积分时间和/或极端的透镜效应。然而，在恒星形成被抑制直到晕越过原子冷却极限的环境中（例如，通过适度的莱曼-维尔纳通量、高重子流速度和/或动力学加热效应），原始晕可以形成数量更多、质量更大的恒星。这些恒星中的一些反过来会比它们在任何给定时间的热弛豫更快地吸积。使用高分辨率宇宙学放大模拟大质量恒星形成的高Z晕，我们发现，这种快速吸积的恒星产生突出的光谱特征，这将是可检测的{ \it JWST}。晕内的快速吸积事件导致在长时间尺度上将0- 20%的总恒星发射随机再处理到静止框架光学中，这是一种独特的特征，可以允许仅使用中波段和宽波段近红外照相机颜色进行深层观测以识别$z \sim 10-13$以外的此类物体。
2021-09-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Merger rate density of binary black holes through isolated Population I, II, III and extremely metal-poor binary star evolution
我们调查的形成合并二进制黑洞（BH）通过孤立的二进制演化，进行二进制人口合成计算，涵盖了前所未有的广泛的金属丰度范围的人口（Pop）I，II，III，和极贫金属（EMP）双星。我们发现，预测的合并率密度和初级BH质量（$m_1$）的分布是一致的引力波（GW）的观测。值得注意的是，Pop III和EMP（$< 10^{-2}$ $Z_\odot$）双星产生了大多数的对不稳定性（PI）质量间隙事件与$m_1 = 65$- $130$ $M_\odot$。随着红移的增加，Pop III双星对PI质量隙事件的贡献更大，所有PI质量隙事件都起源于红移为$\gtrsim 8$的Pop III双星。我们的结果可以通过以下两点来评估未来的GW观测。首先，在我们的结果中没有具有$m_1=100$ -- $130$ $M_\odot$的二元BH，因此$m_1$分布应该突然下降到$m_1=100$ -- $130$ $M_\odot$的范围内。第二，PI质量隙事件率应该向更高的红移增加，直到$\sim 11$，因为这些事件主要来自Pop III双星。我们发现，需要以下三个假设来重现当前GW观测：头重脚轻的恒星初始质量函数和存在的密切双星的Pop III和EMP双星，和低效的对流过冲在恒星演化的主序星阶段。如果没有上述任何一项，PI质量间隙事件的数量变得太低，无法重现当前的GW观测结果。
2022-03-02 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Formation of Binary Black Holes Similar to GW190521 with a Total Mass of $\sim 150\,M_{\odot}$ from Population III Binary Star Evolution
在零金属（第三族或第三族）星的情况下，我们证明了从第三族星演化而来的双黑洞的总质量可以是$\sim 150 \,M_{\odot}$，这与LIGO/Virgo最近发现的双黑洞GW 190521的质量一致.这种双星黑洞合并的事件率估计为0.13- 0.66 $~(ρ_{\rm SFR}/(6\times10^5~M_{\odot}/{\rm Mpc}^3))~Err_{\rm sys}~{\rm yr^{-1}~Gpc^{-3}}$，其中$ρ_{\rm SFR}$和$Err_{\rm sys}$分别是依赖于恒星形成率的Pop III星的累积共动质量密度和依赖于Pop III双星参数不确定性的系统误差。用$ρ_{\rm SFR}=6\times10^5~M_{\odot}/{\rm Mpc}^3$和$ Err_{\rm sys}=1$建立的基准模型的事件率为0.13-$~{\rm yr^{-1}~Gpc^{-3}}$，与观测值0.02-$~{\rm yr^{-1}~Gpc^{-3}}$一致。
2020-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Possible Indirect Confirmation of the Existence of Pop III Massive Stars by Gravitational Wave
我们进行人口合成模拟人口III（流行III）合并的中子星（NS-NS），中子星-黑洞双星（NS-BH），并在宇宙的年龄合并的双黑洞（BH-BH）。我们发现Pop III BH-BH的典型质量是$\sim 30\ \rm{M}_{\odot}$，因此KAGRA、Adv. LIGO、Adv. Virgo和GEO网络可以探测到z=0.28的引力波的内旋啁啾信号。我们的模拟表明，合并的Pop III BH-BH的检测率是$140 (68) \cdot ({\rm SFR}_{\rm p}/10^{-2.5} \rm{M}_{\odot} {\rm yr}^{-1} {\rm Mpc}^{-3}) \cdot {\rm Err}_{\rm sys} ~{\rm events} ~{\rm yr}^{-1}$的平坦（Salpeter）的初始质量函数（IMF），分别，其中$\rm SFR_p$和$\rm Err_{sys}$的Pop III恒星形成率的峰值和可能的系统误差，由于在Pop III人口合成的假设，分别。$\rm Err_{sys}=1$对应于Pop I星的常规参数。通过对合并的Pop III BH-BH的啁啾信号的观测，我们可以根据普朗克卫星测量的宇宙学参数确定双星的质量和红移。我们的模拟表明，合并的Pop III BH-BH的累积红移分布几乎只依赖于宇宙学参数。如果Pop III大…
2014-05-26 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
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
Massive star population synthesis with binaries
我们首先给出一个简短的历史概述与一些关键的事实，大质量恒星人口合成与二进制。然后，我们讨论了二进制人口代码，并集中在两个成分，这是重要的大规模恒星人口的合成，这可能是不同的代码。第三部分是双星的星族模拟，我们考虑了双星的初始频率、RSG/WR、WC/WN和SNII/SNIbc数比以及大质量恒星可能的初始自转速度分布。
2015-08-18 astro-ph.SR
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
GW231123 Formation from Population III Stars: Isolated Binary Evolution
Fukui Prefectural University（福井县立大学）；Zhaoqing University（肇庆学院）；Sun Yat-sen University（中山大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究通过双星人口合成计算，探讨孤立 Population III 双星是否能形成类似 GW231123 的事件，发现需满足特定条件才能解释该事件。
2026-04-20 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
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
Variability of Massive Stars with Known Spectral Types in the Small Magellanic Cloud Using 8 Years of OGLE-III Data
利用OGLE-III数据库中的光变曲线，对Bonanos et al.（2010）星表中的4646颗已知光谱类型的大质量恒星进行了光变研究。目标是利用OGLE-III提供的时域信息，深入了解大质量恒星演化的过程。这次对光谱类型已知的大质量恒星的变比调查比以前的任何调查都大7倍。我们发现60%的样本（2766颗恒星）没有显着的变化，40%（1880颗恒星）的变化分布如下：807颗星表现出低振幅的随机光变，I波段的光变幅度最大可达0.05等，443颗星表现出较高振幅的不规则光变（其中76%是第一次报告为变量），205个是食双星（包括101个新发现的系统），50个是候选旋转变星，126个是经典造父变星，其中188颗星表现出短周期正弦周期（P < 3天），使它们成为“慢脉动B星”和非径向Be脉动星的候选者，61颗周期星表现出较长的周期。我们展示了丰富的信息提供的时间域中，通过增加一倍的数量已知的大规模食双星系统，并确定189个新的候选人的早期型Be和20 Oe星的SMC。此外，我们发现，约80%的Be星在OGLE-III时域光度变化，并提供证据表明，短期脉动星与额外的光度变化旋转接近他们的分裂速度。
2014-01-20 astro-ph.SR
On the population III binary black hole mergers with intermediate mass black holes: dependence on common envelope parameter
目前的引力波（GW）探测器已经成功地观测到了许多双星致密天体，第三代地基GW探测器如爱因斯坦望远镜和星载探测器如LISA将在十年内开始对GW的观测。为了迎接这个新时代的到来，我们对极大量（$\sim$ 100- 1000 $M_\odot$）星群（Pop.）III星，导出了中等质量黑洞（IMBHs）与双星黑洞（BBH）合并的各种性质，并研究了对公共包线参数$αλ$的依赖性。我们发现，共同包络参数越小，初级BH质量的最大质量越大。在本研究中，我们对Pop. III星采用双幂律初始质量函数（IMF），并通过与引力波（GW）观测结果的比较，对Pop. III星的IMF进行了约束.我们计算的检测率，并表明，第三代地基GW探测器，爱因斯坦望远镜，有可能检测$\sim$ 10- 1000 BBH与IMBH每年。我们还发现，如果一个总质量为$\gtrsim500M_\odot$的BBH被先进的LIGO（O 4）或LISA探测到，我们可能能够获得对$αλ$的洞察。
2022-11-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Can very massive Population III stars produce a super-collapsar?
早期宇宙中第一代恒星的一小部分可能非常大（$\gtrsim 300~\mathrm{M_\odot}$），因为它们形成于无金属的环境中。这些恒星的黑洞形成可能伴随着超大质量的伽玛射线暴，产生一种独特类型的长伽玛射线暴，具有非常高的总能量（$\sim 10^{54}~\mathrm{erg}$），正如最近几位作者所提出的那样。我们提出了新的恒星演化模型的非常大的人口III恒星，包括旋转的影响，提供理论上的超恒星的祖先。我们发现，角动量条件的超磁星可以满足，如果磁转矩被忽略，在这种情况下，Eddington-Sweet环流起主导作用的角动量的运输。我们进一步发现，超类星体祖先的初始质量范围将限于$300~\mathrm{M_\odot} \lesssim M \lesssim 700~\mathrm{M_\odot}$。然而，我们所有这个质量范围的超大质量恒星模型都以红超巨星而不是蓝超巨星的形式结束了它们的生命，这与以前的大多数研究结果非常一致。这些恒星的预测最终命运要么是一个喷气动力型IIP超新星，要么是一个超长的，相对微弱的伽马射线瞬变，这取决于初始角动量的大小。
2015-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Classifying binary black holes from Population III stars with the Einstein Telescope: A machine-learning approach
针对Einstein Telescope探测的高红移双黑洞起源难判定的问题，提出结合Fisher信息矩阵参数误差估计与XGBoost的机器学习方法，区分第三星族与一二星族起源的双黑洞，基准模型下以超90%精确率识别出约10%以上的第三星族源双黑洞。
2024-10-31 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
