新算法允许天文学家跟踪早期宇宙中的星形成过程

时间：2021-09-22 10:58:00来源：

从左下角到右下方：氢核的数量密度，温度，H2分数和自由落体时间在侧长度200 au的立方体中的响声时间，加权质量和细胞密度的平方遍历沿着视线。随着化学热不稳定性的发展和冷却时间低于自由落体时间，次级丛凝成母云，其在初级丛的右上方可见。丛的重力不稳定性从右下方的面板明显看出，这表明自由落体时间已经下降到辐射时间以下。

天文学家已经开发出一种新的计算算法，使他们能够遵循明星的形成过程到非常小的尺度，跟踪丝状结构和二次团块的开发，只有几十个天文单位。

宇宙中的第一颗星被认为在大爆炸后几年只形成了大约137亿年前的十亿年。它们加热和电离原始的白乳酸介质，并且它们的超新年爆炸与第一重点富含原始气体（宇宙仅具有氢气和氦气划分的氦气）。因此，这些恒星以基本的方式改变了本气体的化学和热状态，然后将第一星系与然后形成的第一星系，依次触发星形形成，反馈和化学富集的第一自我维持循环。理解第一颗星的形成和性质是迈向早期宇宙结构形成综合的重要一步。

第一颗恒星尚未直接观察到。他们微弱，虽然未来的空间任务和巨型望远镜希望发现它们。与此同时，考虑他们的理论家有几十年依赖于基本的物理概念和计算模拟。在当前的模型中，通过重力耦合的氢和暗物质，在分子氢气形式的中心形成大结构。然后可以辐射和冷却结构，使它们进一步塌陷并加热直到恒星出生。与整个结构相比，该过程的最终阶段迅速和内部的体积发生;这两个问题都使得计算很难跟踪正在发生的事情。结果，存在主要的不确定性，例如：最终规模的碎片如何影响产生的星星的出生体重。

CFA Astronomer Thomas Greif和两位同事开发了一种新的计算算法，可以遵循明星的形成过程到非常小的尺度。通过它，他们能够跟踪丝状结构和次级团块的发展，只有几十个天文单位（一个天文单位是来自太阳地球的平均距离），并遵循它们是否形成自己星星或重组;它们还可以估计这种破碎趋于发生。新结果表明，并非所有结构都在崩溃的初始阶段中进行片段。它们可以稳定临时期间，但后来崩溃，暗示了以前估计的制造一些第一颗星的时间规模可能比以前的预期更长。

出版物：Thomas H. Greif，等，“关于原始星形云中的化学热稳定性的运作，”MNRAS，2013,434，（4）：3408-3422; DOI：10.1093 / mnras / stt1251

研究报告的PDF副本：论原始星云中的化学热不稳定性的运作

图像：格里菲等人。2013