Galactic Chemical Evolution Constraints on Metallicity-dependent Explodability of Massive Stars: Toward Alleviating the Red Supergiant Problem

巨型星的 explodability，即它们是否发生核心坍缩超新星 (CCSNe) 还是形成黑洞 (BH)，强烈影响星系化学演化 (GCE)。explodability 的细节仍有争议，但通过星演化和爆炸计算正在逐渐提供具有金属浓度依赖性的真实预测。在本工作中，我们将最近提出的金属浓度依赖性 explodability 预设实现于 GCE 框架中。我们展示，physics-motivated 的 explodability 预设能够再现关键观察到的丰度趋势。进一步地，在 explodability 模型的不确定性范围内，GCE 模型为 BH 形成在质量-金属浓度空间中的区域提供了强有力的约束。借助这些发现，我们进一步构建了旨在缓解红巨型星 (RSG) 问题的金属浓度依赖性 explodability 的简化形式，并探索其与 GCE 约束的兼容性。我们发现，若 (1) 系统的净外流可忽略/不存在，和 (2) explodability 的转换发生在亚太阳金属浓度处，这种解决方案是可行的。这些结果表明，GCE 可以为巨型星的 explodability 提供有意义的约束，并且无需违反化学演化观测即可构建能够解决 RSG 问题的 explodability 预设。我们还展示，金属浓度依赖的初始质量函数可以在与观察的一致性方面取得改进；一旦与金属浓度依赖的 explodability 耦合，这一效果就会变得重要。