Constraining First Star Formation with 21 cm Cosmology
Constraining First Star Formation with 21 cm Cosmology
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用 21 厘米宇宙学约束第一颗恒星的形成
DOI：
10.3847/2041-8213/ab1e51
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
V. Bromm
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Schauer;Boyuan Liu;V. Bromm
在标准的ΛCDM宇宙学中，第三星族星星形成于质量为Mhalo ~ 105 × 105 M的微晕中，是Lyα光子的第一个恒星来源。探测全球再电离时期的实验（EDGES）测量到了来自z = 17的中性氢的红移21 cm辐射的强吸收信号，这需要在此之前有效地形成大质量恒星。在这封信中，我们调查是否星星的形成在小晕中起着重要的作用，建立早期的Lyα背景需要产生的边缘吸收功能。我们发现第三星族恒星在提供高红移的Lyα-通量方面非常重要，并推导出最佳拟合的第三星族恒星平均质量为每微晕10750 M，对应的星星形成效率为0.1%。此外，在计算中包括重子-暗物质的流动速度是很重要的，以限制在微晕中形成第三星族星星的效率。如果没有这种效应，21 cm自旋温度和气体自旋温度之间的宇宙黎明耦合将发生在高于EDGES所暗示的红移处。
Within standard ΛCDM cosmology, Population III star formation in minihalos of mass Mhalo ≳ 5 × 105M⊙ provides the first stellar sources of Lyα photons. The Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature (EDGES) has measured a strong absorption signal of the redshifted 21 cm radiation from neutral hydrogen at z ≈ 17, requiring efficient formation of massive stars before then. In this Letter, we investigate whether star formation in minihalos plays a significant role in establishing the early Lyα background required to produce the EDGES absorption feature. We find that Population III stars are important in providing the necessary Lyα-flux at high redshifts, and derive a best-fitting average Population III stellar mass of ∼750 M⊙ per minihalo, corresponding to a star formation efficiency of 0.1%. Furthermore, it is important to include baryon-dark matter streaming velocities in the calculation, to limit the efficiency of Population III star formation in minihalos. Without this effect, the cosmic dawn coupling between 21 cm spin temperature and that of the gas would occur at redshifts higher than what is implied by EDGES.
莱曼α逃离高红移星系的物理学
影响因子：
4.8
作者：
Smith, Aaron;Ma, Xiangcheng;Bromm, Volker;Finkelstein, Steven L;Hopkins, Philip F;Faucher-Giguère, Claude-André;Kereš, Dušan
通讯作者：
Kereš, Dušan
DOI：
10.1088/0004-637x/813/1/54
发表时间：
2015-07
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
H. Trac;R. Cen;Philip Mansfield
通讯作者：
H. Trac;R. Cen;Philip Mansfield