基于 SEVN 代码的大质量恒星、对不稳定性超新星与中等质量黑洞

理解大质量 ($\gtrsim 30$ M$_{\odot{}}$) 恒星黑洞 (BH) 及其前身星之间的联系是解释引力波事件观测的关键步骤。在本文中，我们讨论了零龄主序 (ZAMS) 质量 $>150$ M$_{\odot}$ 的大质量恒星 (VMSs) 的最终命运，并考虑了脉动对不稳定性超新星 (PPISNe) 和对不稳定性超新星 (PISNe)。我们描述了种群合成代码 SEVN 的更新版本，其中我们添加了 ZAMS 质量高达 $350$M$_{\odot{}}$ 的 VMSs 的恒星演化轨迹，并包含了 PPISNe 和 PISNe 的解析处方。我们使用新版本的 SEVN 研究了不同金属丰度 $Z$ 下的 BH 质量谱，范围从 $Z=2.0\times 10^{-4}$ 到 $Z=2.0\times 10^{-2}$。PPISNe 和 PISNe 的主要作用是有利于在第一个引力波事件 (GW150914) 的质量范围内形成 BH，同时阻止了质量在 60 - 120 M$_{\odot{}}$ 之间的遗迹形成。特别是，我们发现 PPISNe 显著增加了 ZAMS 质量在 $60\leq$M$_{\mathrm{ZAMS}}/$M$_{\odot{}}\leq 125$ 之间的贫金属 ($Z\leq 2.0\times 10^{-3}$) 恒星的质量损失。相比之下，PISNe 仅对中等贫金属 ($Z<8.0\times 10^{-3}$) 的 VMSs 起作用。M$_{\rm ZAMS}\gtrsim{}220$ M$_\odot$ 且 $Z<10^{-3}$ 的 VMSs 不会发生 PISNe，而是通过直接坍缩形成中等质量黑洞 (IMBHs，质量 $\gtrsim 200$M$_{\odot{}}$)。