潜在伽马射线暴前身星中黑洞形成的艰难历程

我们对低金属丰度下快速旋转大质量恒星在死亡时的性质进行了定量研究，这些天体被认为是长伽马射线暴（LGRB）的可能前身星。我们对Woosley & Heger (2006)的前身星模型进行了1D+旋转恒星坍缩模拟，并严格评估了它们形成黑洞和开普勒盘（即坍缩星）或原磁星的可能性。我们注意到，磁场处理中的理论不确定性和旋转的近似处理损害了恒星演化模型的准确性。我们发现，只有最快的旋转前身星具有足够的致密性以形成黑洞，而大多数模型的核心密度结构与普通的核心坍缩超新星（SN）前身星（在无旋转和太阳金属丰度下演化）相似。在那些具有足够致密性以形成黑洞的模型中，大多数模型的核心也保留了大量的角动量，使它们容易发生磁旋转爆炸，因此优先留下原磁星。目前学界通常仅将前身星的大角动量预算作为评估其是否适合产生坍缩星的唯一标准。这种简化忽略了同样重要的考虑因素，例如决定黑洞形成的核心致密性、可能促进磁旋转爆炸从而阻止黑洞形成的核心角动量，以及金属丰度和残余包层质量必须与观测到的LGRB/超新星推断一致。我们的研究表明，黑洞形成并非易事，坍缩星和原磁星作为LGRB前身星都有存在的空间，尽管根据当前的恒星演化模型，原磁星似乎更容易产生。