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伽玛射线爆的超吸积模型

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伽玛射线爆的超吸积模型 - PowerPoint PPT Presentation


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伽玛射线爆的超吸积模型. 袁业飞 中国科学技术大学天体物理中心 2005.4.25. 合作者. 王建民( IHEP) 史集明( USTC) Tiziana Di Matteo (CMU) Rosalba Perna (U. Colorado) Agnieszka Janiuk ( Copernicus Astronomical Centre ) 卢炬甫,顾为民( XMU) 林一清( NJU). 伽玛射线爆. 短爆和长爆(余辉) 能源: E~10 51 ergs 持续时间:0.1-1000 s 动力学时标: ms. 伽玛射线爆的中心引擎.

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伽玛射线爆的超吸积模型

袁业飞

中国科学技术大学天体物理中心

2005.4.25

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合作者
  • 王建民(IHEP)
  • 史集明(USTC)
  • Tiziana Di Matteo (CMU)
  • Rosalba Perna (U. Colorado)
  • Agnieszka Janiuk (Copernicus Astronomical Centre )
  • 卢炬甫,顾为民(XMU)
  • 林一清(NJU)
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伽玛射线爆
  • 短爆和长爆(余辉)
  • 能源:E~1051ergs
  • 持续时间:0.1-1000s
  • 动力学时标:ms
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伽玛射线爆的中心引擎
  • 中子星-中子星,黑洞-中子星并合

Eichler et al 1989; Paczynski 1991;

Narayan et al 1992

  • Collapsar模型

Woosley 1993; Paczynski 1998; MacFadyen & Woosley 1999; MacFadyen & Woosley & Heger 2001

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伽玛射线爆超吸积模型思想
  • 低吸积率:ADAF

(Radiation inefficient AF)

  • 高吸积率(~LEdd):SSD
  • 超Eddington吸积:Slim Disk

(Radiation trapped ADAF)

  • 超超Eddington吸积:(~M⊙/s):

Neutrino-Dominated Accretion Flow

(Popham,Woosley,&Fryer 1999 )

或者CDAF

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NDAF产生的条件
  • 高温高密

T ~1010-1011 K,ρ ~106-1013g cm-3

  • 中微子冷却机制
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NDAF产生的天体物理环境

t=0.1s

t=1s

时标

NDAF

CDAF

中微子光厚

Narayan, Piran, & Kumar 2001

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吸积效率

NDAF

CDAF

Narayan, Piran, & Kumar 2001

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吸积效率

NDAF

CDAF

Narayan, Piran, & Kumar 2001

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NDAF产生的天体物理环境
  • 中子星-中子星并合:NDAF
  • 中子星-黑洞并合:NDAF
  • Collapsars:NDAF

三者都要求并合后形成的黑洞质量小于10M⊙

  • 黑洞-白矮星并合:CDAF
  • 黑洞-氦核并合:CDAF

两者的外半径太大!

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NDAF的基本理论框架

Popham, Woosley, & Fryer 1999

  • 动力学方程组(Kerr时空背景)

(Gammie & Popham 1998; Popham & Gammie 1998)

    • 连续性方程:
    • 气体能量方程:
    • 径向方程:
    • 角动量守恒方程:
    • 垂向平衡方程:
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中微子冷却机制
  • 正负电子对湮灭
  • 核子俘获(URCA过程)
  • 光解离氦核

Qian & Woosley 1996

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状态方程
  • 压强
  • 内能

气体压

辐射压

简并压

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边界条件
  • 外边界(,cs):Self-similar ADAF of Narayan & Yi
  • 光滑地穿过两个临界点
    • 声速点
    • 粘滞点
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M=3Msun,Mdot=1Msun/s,

alpha=0.1

ADAF

Analytic thin disk (SSD)

Popham, Woosley, & Fryer 1999

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基本结论
  • 中微子光度:3.35x1051ergs/s
  • 外区:ADAF
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考虑中微子的光深

Di Matteo, Perna, & Narayan 2002

中微子冷却率

状态方程中加入囚禁中微子的贡献

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f=qadv/q+

光深

时标

Di Matteo, Perna, & Narayan 2002

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中微子辐射率

中微子Eddington光度

Di Matteo, Perna, & Narayan 2002

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含时的演化(径向)

质量和角动量守恒方程

Janiuk, Perna, Di Matteo, & Czerny 2004

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3D数值计算
  • 伪牛顿势(Kerr时空)

Artemova-Bjornsson-Novikov势

(Artemova et al 1996)

  • 主要结论:热压使得盘膨胀,中微子不可能光厚,辐射有效

(Setiawan, Ruffert, & Janka 2004)

beta ndaf
处于beta平衡下的NDAF

Janiuk, Di Matteo, Yuan, & Perna 2005

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中子化对动力学粘滞的影响
  • 粘滞的产生:MRI
  • 吸积流中的中子对粘滞无贡献
  • 中子化对吸积过程的影响
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对动力学粘滞的影响

Shi, Yuan, Wang 2005

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中微子光深

Shi, Yuan, Wang 2005

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从盘上辐射的中微子光度

辐射中微子湮灭产生正负电子对的光度

Shi, Yuan, Wang 2005

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