必须足够冷：论共同包层演化中双黑洞并合的红超巨星前身星

大质量双星系统中的共同包层(CE)演化被认为是致密双星并合形成最有希望的通道之一。对于并合双黑洞(BBHs)而言，关键的CE阶段发生在第一个BH已经形成、伴星作为超巨星膨胀之时。我们研究哪些具有超巨星伴星的BH双星将经历并可能存活CE阶段。为此，我们从不同演化阶段和金属丰度的详细大质量恒星模型计算包层结合能。我们做了多种有利于更易CE抛射的物理极端假设选择，并考虑了近期质量转移稳定性判据的进展。我们发现，即便采用最乐观的假设，BH(以及NS)双星中成功的CE抛射也只有在寄星是具对流包层的大质量巨星即红超巨星(RSG)时才可能。换言之，BBH并合的CE前前身星是带有RSG伴星的BH双星。我们发现，由于其影响大质量巨星的径向膨胀，金属丰度对RSG的包层结构和结合能有间接但非常强的影响。我们的结果表明，种群合成模型中的并合率可能被严重高估，尤其在低金属丰度下。此外，缺乏光度高于log($L/L_{\odot}$) = 5.6-5.8(对应$M > 40 M_{\odot}$的恒星)的观测RSG，使CE通道形成最质量最大BBH并合的可行性受到质疑。要么此类RSG因极短寿命而未被探测到，要么它们不存在且CE通道只能产生总质量$< 50 M_{\odot}$的BBH系统。我们讨论了一种替代CE情景，其中部分包层抛射之后是一段可能漫长而稳定的质量转移阶段。