缺失的黑洞揭示超新星爆发机制

恒星质量分布是平滑的，覆盖0.1-100太阳质量范围，这一点已得到确证。可以预期，由此产生的致密残骸的质量与其前身星质量相关，因此人们普遍认为残骸质量应从最轻的白矮星到最重的黑洞平滑分布。然而，这一直观预测并未得到观测数据的支持。在观测确定质量的残骸数量迅速增长的过程中，在中子星与黑洞的边界处出现了一个显著的质量间隙。最重的中子星质量上限为两个太阳质量，而最轻的黑洞质量至少为五个太阳质量。自发现以来十多年，这一间隙已成为我们理解致密天体形成的重大挑战。我们为将残骸形成分叉为较低质量中子星和较重黑洞的物理过程提供了新见解。通过将恒星模型结果与超新星流体动力学模拟相结合，我们不仅解释了该间隙的存在，还对超新星爆发机制的内部运作施加了严格约束。特别地，我们表明核心坍缩超新星在初始恒星坍缩后的100-200毫秒内被触发，这意味着爆发是由具有快速（10-20毫秒）增长时间的不稳定性驱动的。或者，如果未来的观测填补了这一间隙，这将表明这些不稳定性是在更长（>200毫秒）的时间尺度上发展的。