은하수급 전구 헤일로의 1세대 별 형성 시뮬레이션: 원반 분열로 150태양질량 이상 성단 형성

연구진은 적색이동 z~21의 은하수와 유사한 전구 헤일로에서 초기 조건을 가져와, 1세대(Pop III) 별 형성을 다룬 복사-자기유체역학(RMHD) 우주론적 줌인 시뮬레이션 결과를 제시했다. 원시 가스의 붕괴를 10자리 규모에 걸쳐 추적한 결과, 첫 원시별 형성 약 3천 년 전에 중력적으로 불안정해진 강착 원반이 만들어졌고 이후 나선팔이 활발히 분열하며 붕괴 후 첫 8천 년 동안 약 60건의 싱크 형성 사건이 발생했다. 1만 5천 년 시점에 총 별질량은 150태양질량을 넘었으며, 별질량은 M∗ ∝ t²로 증가해 자기중력 난류 붕괴에서 예측된 가속 강착(강착률 10⁻³~10⁻² 태양질량/년)을 확인했다. 원반은 시뮬레이션 전 구간에서 자기적으로 초임계 상태를 유지했고 질량-자속비는 10²~10³에서 1만 5천 년 시점 약 15까지 떨어졌으며, 자기에너지는 종속적 수준에 머물렀으나 첫 별 형성 이후 약 3.5자리 증가했다. 별 형성 효율은 원반 내부에서 약 90%(약 1만 1천 년 이후), 0.1pc 구 내부에서 약 50%에 달했고, 고질량 기울기 α≈1의 톱-헤비 초기질량함수(IMF)가 나타났다.