脉动对不稳定超新星的最终核心坍缩

我们展示了处于向脉动对不稳定体制过渡阶段的大质量Pop-III前身星的三维核心坍缩超新星模拟。我们采用LS220、SFHo和SFHx状态方程,模拟了初始质量分别为$85,\mathrm{M}_{\odot}$和$100,\mathrm{M}_\odot$的两个前身星模型。$85,\mathrm{M}_{\odot}$前身星经历了与核心坍缩同时发生的对不稳定脉冲,而$100,\mathrm{M}_{\odot}$前身星在坍缩前$1\mathord,500$年已经历了四次脉冲序列,并在此过程中抛出了其H和He包层。$85,\mathrm{M}_{\odot}$模型经历了激波复苏,随后因数百毫秒内的持续吸积而延迟坍缩为黑洞(BH)。在SFHx模型中,初生爆炸的 diagnostic energy 可达$2.7\times10^{51},\mathrm{erg}$。由于金属核心的高束缚能,通过回落产生的BH坍缩最终不可避免,但部分质量抛射是可能的。$100,\mathrm{M}_\odot$模型在模拟结束时尚未实现激波复苏或经历BH坍缩。所有模型都在高频g模式发射带和低频处表现出相对强的引力波发射。SFHx和SFHo模型显示出来自驻激波不稳定性(standing accretion shock instability)的清晰发射。对于我们的模型,我们估计LIGO的最大探测距离可达$\mathord{\sim}46,\mathrm{kpc}$,Cosmic Explorer可达$\mathord{\sim} 850,\mathrm{kpc}$。