Rotating supermassive Pop III stars on the main sequence
Notice bibliographique
Résumé
The detection of billion-solar-mass supermassive black holes (SMBHs) within the first billion years of cosmic history challenges conventional theories of black hole formation and growth. Simultaneously, recent JWST observations revealing exceptionally high nitrogen-to-oxygen abundance ratios in galaxies at high redshifts raise critical questions about rapid chemical enrichment mechanisms operating in the early universe. Supermassive stars (SMSs) with masses of 1000–10 000 M⊙ are promising candidates to explain these phenomena, but existing models have so far neglected the pivotal role of stellar rotation. Here we present the first comprehensive evolutionary models of rotating Pop III SMSs computed using the GENEC stellar evolution code, including detailed treatments of rotation-induced chemical mixing, angular momentum transport, and mass loss driven by the ΩΓ limit. We demonstrate that rotation significantly enlarges the convective core and extends stellar lifetimes by up to 20%, with moderate enhancement of mass-loss rates as stars approach critical rotation thresholds. Our results further indicate that the cores of SMSs rotate relatively slowly (below ∼200 km s−1), resulting in dimensionless spin parameters a * < 0.1 for intermediate-mass black hole (IMBH) remnants that are notably lower than theoretical maximum spins. These findings highlight rotation as a key factor in determining the structural evolution, chemical yields, and black hole spin properties of SMSs, and provide critical insights into the observational signatures from the high-redshift universe and their interpretation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».