脉冲对不稳定性超新星导致黑洞质量函数中多特征的预测

使用对经历脉冲对不稳定性超新星（PPISN）的大质量恒星直接坍缩形成黑洞的高分辨率模拟，我们发现了一个显著影响爆炸的新现象，并导致生成的黑洞质量函数（BHMF）中出现两个峰。经历对不稳定性的较轻恒星可以形成一个狭窄壳层，在其中发生 alpha 反应链反应，加剧了 PPISN 的效应。对于质量较高的恒星（对于金属丰度 $Z=10^{-5}$ 的第三代恒星，在氦燃烧开始时 $>62 {\rm M}_\odot$），其壳层温度太低，无法发生此现象。因此，黑洞谱 $M_{\rm BH} (M_i)$ 呈现出一个肩部特征，即大范围的初始质量导致几乎相同的黑洞质量。因此，PPISN 预测天体物理黑洞的质量函数中将出现两个峰——一个对应于黑洞质量间隙上限的位置，另一个对应于肩部的位置。这种肩部效应可能解释了 LIGO/Virgo/KAGRA GWTC-3 合并双星黑洞目录中 $35_{-2.9}^{+1.7}{\rm M}_\odot$ 处的峰。