质量转移与公共包层演化在并合双黑洞形成中的作用

随着观测到的并合双黑洞（BH）数量增长，需要精确模型以区分多种形成通道。在孤立双星模型中，关于质量转移（MT）和公共包层（CE）演化的稳定性仍存在重要不确定性。为研究其中部分不确定性，我们使用 MESA 计算了一颗 $30M_\odot$、低金属度（$Z_\odot/10$）恒星与一颗 BH 伴星的模拟。我们提出了一种计算 MT 率并包含外拉格朗日点可能外流的描述方案，以及一种在 CE 演化情形下自洽确定核-包层边界的方法。我们发现，双星仅在非稳定 MT 发生于深层对流包层形成之后才能存活于 CE，导致包层抛射的周期范围狭窄（0.2 dex）。所有以辐射包层启动相互作用的情况均具有大结合能（$\sim 10^{50}$ erg），并在 CE 期间并合，即便假设包层全部内能与复合能以及旋入能量都用于抛射也是如此。这与供体核心氦点火无关，而多种快速种群合成计算在该条件下假设成功抛射是可能的。此外，我们发现不稳定性的临界质量比使得在 $\sim 1-1000$ 天周期范围内，并合双 BH 可通过稳定 MT 形成。这些系统中很大一部分会溢出其 L$_2$ 等势面，我们发现即便在质量和角动量外流的极端假设下，稳定 MT 仍产生并合双 BH。我们的结论限于对单个供体星的研究，但表明种群合成计算高估了由 CE 演化产生的并合双 BH 形成率，且稳定 MT 可能主导来自孤立双星的速率。