黑洞形成概率

恒星演化中的一个长期问题是：哪些大质量恒星在死亡时会产生黑洞（BHs）而不是中子星（NSs）。通常的做法是假设给定零龄主序（ZAMS）质量的恒星（或许还有给定的金属丰度）简单地产生 NS 或 BH，但这未能考虑到可能影响这一结果的各种其他变量，例如自旋、双星性质，甚至是核心坍缩附近恒星结构的随机差异。我们认为，相比之下，对 NS 与 BH 形成的概率性描述可能更适合解释当前在理解大质量恒星死亡方式上的不确定性。我们初步探讨了恒星形成 BH 的概率作为其 ZAMS 质量函数的 $P_{\rm BH}(M_{\rm ZAMS})$。虽然我们发现利用当前对 BH 质量分布和大质量恒星化学增丰程度的测量难以推导出唯一的 $P_{\rm BH}(M_{\rm ZAMS})$，但我们展示了 $P_{\rm BH}(M_{\rm ZAMS})$ 如何随这些观测和理论不确定性而变化。我们预计未来对银河系 BH 的研究和核心坍缩的理论研究将完善 $P_{\rm BH}(M_{\rm ZAMS})$，并认为该框架是更好地理解 BH 形成的重要新步骤。对 BH 形成的概率性描述将作为输入用于未来关注 X 射线双星形成、引力波源的性质和事件率以及回答有关化学增丰问题的种群合成研究。