近期，中国科学院云南天文台博士研究生龙刚与王博研究员等人在大质量氦星演化研究中取得进展，发现大质量氦星的演化结局取决于核心氦耗尽时的碳氧核质量以及中心的碳丰度，并发现致密度高的核结构更容易形成黑洞。该研究以“Formation of black holes from He stars”为题，发表在国际天文学期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上。

在宇宙中，70%的大质量恒星存在于双星系统中。在漫长的演化过程中，它们通过强烈的星风物质损失或双星相互作用将富氢包层剥离掉，露出炽热的内核，成为“氦星”。这些恒星作为Ib/c型超新星的前身星，在生命尽头是成功爆发留下中子星，还是爆发失败坍缩成黑洞（见图1）？这一直是天体物理学的前沿问题。

研究发现大质量氦星的演化结局取决于核心氦耗尽时的碳氧核质量以及中心的碳丰度（见图2和图3）。随着碳丰度减小，核心碳/氖燃烧模式由对流向辐射转变，中微子带走大量能量，驱使恒星核心发生剧烈收缩。这会导致铁核增加且致密度增加，恒星最终直接坍缩为黑洞（见图3）。相反，当核心氖、氧等元素更早点燃，或内部燃烧壳层发生合并时，能有效抑制核心的收缩，最终引发超新星爆发，形成一颗中子星（见图4）。

该研究得到了国家自然科学基金、云南省兴滇英才支持计划及云南省科技计划、云南天文台国际超新星中心（ICESUN）等支持。

论文链接

图1.大质量氦星演化示意图。

图2.不同初始质量氦星模型在中心氦耗尽时的碳氧核质量以及中心碳丰度。

图3.不同初始质量氦星模型在核坍缩时的致密度参数。

图4. 不同初始质量氦星模型的演化结局。