천문·천체물리
초기 우주 시뮬레이션으로 1세대 별(Pop III) 초기질량함수 제약
연구팀은 'FORGE'd in FIRE' 기법으로 우주론적 복사-자기유체역학(RMHD) 줌인 시뮬레이션을 수행해 1세대 별(Population III) 56개의 형성 과정을 추적했다. z=0에서 헤일로 질량 약 10^9 태양질량인 초저광도 왜소은하를 중심으로, 최대 질량분해능 약 10^-2 태양질량·공간분해능 약 10^-3 pc에서 z~16부터 z~7까지 500 Myr 남짓한 기간의 별 형성을 5개의 미니헤일로에 걸쳐 따라갔다. 그 결과 2.2 태양질량 이상 구간에서 dN/dM ∝ M^-α의 기울기 α=1.9인 초기질량함수(IMF)가 자연스럽게 도출됐고, 단독성뿐 아니라 쌍성과 그 이상의 다중성계, 1 태양질량 미만의 별까지 형성됐다. 초기에는 고질량 기울기가 α~1.4~1.5로 더 '톱헤비'했으나 별 형성이 이어지며 기울기가 급해졌으며, 연구팀은 기존 Pop III 싱크입자 시뮬레이션보다 약 5자리수 긴 시간을 추적한 점이 결과 차이의 원인일 수 있다고 본다.
arXiv astro-ph.GA (은하)