中央研究院天文与天体物理研究所(ASIAA)的唐敬耀和陈克荣博士利用伯克利国家实验室强大的超级计算机在解码第一颗恒星的诞生质量方面取得了实质性进展。
这项新研究发表在最新一期的《皇家天文学会月刊》上。
在宇宙的最初阶段，大爆炸后仅存在氢和氦，而碳和氧等关键的维持生命的元素尚未出现。大约 2 亿年后，第一批恒星，即族群 III (Pop III) 恒星，开始形成。
这些恒星通过其核心的核燃烧开始产生较重元素。当这些恒星到达生命周期的终点时，一些恒星变成超新星，产生强大的爆炸，将新合成的元素分散到早期宇宙中，成为生命的基础。
发生的超新星类型取决于第一颗恒星消亡时的质量，从而导致不同的化学丰度模式。对在第一批恒星及其超新星之后形成的极贫金属(EMP)恒星的观测对于估计第一批恒星的典型质量至关重要。通过观察，EMP 恒星的元素丰度表明，第一批恒星的质量为 12 到 60 个太阳质量。
然而，之前的宇宙学模拟提出了第一批恒星的头重脚轻且分布广泛的质量函数，范围为 50 到 1,000 个太阳质量。十多年来，模拟与观测之间的这种巨大的质量差异一直困扰着天体物理学家。
Ching-Yao Tang 和 Ke-Jung Chen 使用伯克利国家实验室强大的超级计算机创建了世界上第一个对第一批恒星的湍流恒星形成云的高分辨率 3D 流体动力学模拟。他们的结果表明，超音速湍流有效地将恒星形成云分裂成几个团块，每个团块都有22到175个太阳质量的致密核心，注定会形成质量约为8到58个太阳质量的第一批恒星，这与观测结果非常吻合。
此外，如果模拟中的湍流较弱或未解决，研究人员可以重现以前模拟中的类似结果。这一结果首先强调了湍流在第一颗恒星形成中的重要性，并为降低第一颗恒星的理论质量规模提供了一条有希望的途径。它成功地协调了模拟与观测之间的质量差异，为第一颗恒星的形成提供了坚实的理论基础。
