Каков был абсолютный предел возможных размеров первых звезд, образовавшихся из «изначального материала без металлов»?

Прежде всего, попробуем уточнить несколько терминов:

1. Как обычно в астрофизике, безметалловая звезда означает атомный номер$Z \leq 3$, то есть он состоит только из первичных элементов водорода, гелия и лития.
2. Первичная звезда буквально означает оригинальную звезду и относится к первой звезде (звездам) (поколению), образовавшейся после Большого взрыва. ИМХО это эквивалентно безметалловой, а первичная безметалловая звезда была бы плеоназмом .
3. В самом общем виде звезду можно определить как массивную самосветящуюся газовую сферу (см. Lexikon der Astronomie , стр. 412), что приводит к вопросу о том, что именно означает каждый из этих четырех терминов. Массивный, вероятно, означал бы, по крайней мере, около$0.09 M_\odot$поскольку 0,09 массы Солнца - это вес самой маленькой наблюдаемой звезды AB Золотого Золота , в которой происходит ядерный синтез.
4. Квазизвезда также заслуживает определения для текущего вопроса. Первый абзац этой вики-страницы резюмирует это довольно точно:

Квазизвезда (также называемая звездой черной дыры) — это гипотетический тип чрезвычайно массивной и яркой звезды, которая могла существовать в начале истории Вселенной. В отличие от современных звезд, которые питаются от ядерного синтеза в своих ядрах, энергия квазизвезды будет исходить от материала, падающего в черную дыру в ее ядре.

ProfRob уже указывал, что ключевым вопросом является определение звезды .

Или что-то, что начинает ядерный синтез, но всегда разрушается, звезда?

С этим связан вопрос об устойчивости звезды , который изучается Изабель Барафф и др. в arXiv:astro-ph/0009410 :

Стабильность безметалловых очень массивных звезд ($Z= 0; M = 120 \ldots 500 M_\odot$) анализируется и сравнивается со звездами, обогащенными металлами. Такие звезды с нулевым содержанием металлов нестабильны по отношению к ядерным радиальным пульсациям на главной последовательности, но время роста этих нестабильностей намного больше, чем у их богатых металлами аналогов.

Звезды без металлов, проанализированные в этой рукописи, все равно будут меньше, чем квазизвезды, для которых требуется по крайней мере$1000 M_\odot$. Снова цитата из Википедии :

Квазизвезды имели бы короткую максимальную продолжительность жизни, примерно 7 миллионов лет, в течение которой черная дыра в ядре выросла бы примерно до$10^3 \ldots 10^5 M_\odot$для современных звезд.

Подводя итог: предел максимального размера варьируется в зависимости от того, что именно мы считаем первичной безметалловой звездой , а также от того, как долго такой объект должен существовать/быть стабильным. Я бы предположил, что верхний предел первичных безметалловых звезд, вероятно, больше, чем верхний предел стабильности$80 \ldots 100 M_\odot$что верно для современных звезд (см. стр. 458 в Lexikon der Astronomie ).

Рекомендации

• Гельмут Циммерманн, Альфред Вайгерт: Lexikon der Astronomie . Издание 8. Гейдельберг/Берлин, 1999 г. ISBN 3-8274-0575-0. (на немецком)

В этой статье Охубо 2009 года представлены две реперные модели: (а) звезды между звездами Поп III-1 с массой звезд от 40 до 300 M☉, не затронутые звездной обратной связью, которые заканчиваются нестабильностью ядра СН и ЧД [они предполагают, что некоторые из них стали семенами сверхмассивных черных дыр] ; и (b) звезды Pop III-2 от 40 до 60 M☉, которые действительно включают радиационную обратную связь и взрываются как сверхновые типа II, засеивая вселенную своими первыми металлами. Есть и другие статьи в этом жанре, но это хорошее введение.

В этой озабоченности массой мы упускаем один момент: какую ионизирующую светимость эти звезды передали Вселенной, возможно, в >10 раз более плотной, чем сегодня, газом которой был нейтральный водород? Были ли эти классы поп-звезд III единственным источником реионизации? Или частичная реионизация происходила до тех пор, пока звезды Поп II не смогли сформироваться и пройти цикл сверхновой и полную ионизацию? Литературы по этому вопросу не особенно много, но кажется, что озабоченность размером массы упускает из виду более важный вопрос долгосрочного эффекта галактической сборки.