عن دالة الكتلة الأولية للنجوم منخفضة المعادن: أهمية تبريد الغبار

يعتقد أن النجوم الأولى التي تكونت في الكون كان لديها توزيع للكتل يميل نحو النجوم الضخمة. يتناقض هذا مع دالة الكتلة الأولية الحالية، التي تهيمن عليها النجوم ذات الكتل الأقل من 1 M ☉. لذلك، يجب أن يكون نمط تكوين النجوم قد تغير مع تطور الكون. يُعزى مثل هذا الانتقال إلى التبريد الأكثر كفاءة الذي توفره زيادة نسبة المعادن. يمكن أن يتجاوز تبريد الغبار بشكل خاص التسخين الناتج عن الضغط، مما يخفض درجة حرارة الغاز وبالتالي يزيد من عدم استقراره للتجزئة. الغرض من هذه الورقة هو التحقق مما إذا كان بإمكان تبريد الغبار تبريد الغاز بكفاءة، وزيادة تجزئة سحب الغاز في المراحل المبكرة من الكون. لتأكيد ذلك، نحسب مجموعة من المحاكاة الهيدروديناميكية التي تشمل جزيئات الغوص، والتي تمثل النجوم الأولية المتقلصة. يتم متابعة التطور الحراري للغاز خلال الانهيار من خلال استخدام شبكة كيميائية بدائية وأيضًا وصفة لتبريد الغبار. نقوم بنمذجة أربع سحب بمقادير مختلفة من المعادن (10–4، 10–5، 10–6 Z ☉، و0)، ونحلل كيف تؤثر هذه الخاصية على تجزئة سحب تكوين النجوم. نجد دليلاً على التجزئة في جميع الحالات الأربع، ومن ثم نستنتج أنه لا يوجد حد أدنى من نسبة المعادن التي تقل عن هذه، مما يجعل التجزئة مستحيلة. ومع ذلك، هناك تغيير واضح في سلوك السحب عند Z <~ 10–5 Z ☉، ناتج عن حقيقة أنه عند هذه النسبة المعدنية، تستغرق التجزئة وقتًا أطول للحدوث مقارنة بالتراكم، مما يؤدي إلى دالة كتلة مسطحة عند النسب المعدنية الأقل.