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伽玛射线爆的超吸积模型

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

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Presentation Transcript

  1. 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

  2. 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）

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 吸积效率 NDAF CDAF Narayan, Piran, & Kumar 2001

  9. 吸积效率 NDAF CDAF Narayan, Piran, & Kumar 2001

  10. 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！

  11. 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:

  12. 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

  13. 状态方程 • 压强 • 内能 气体压 辐射压 简并压

  14. 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

  15. M=3Msun,Mdot=1Msun/s, alpha=0.1 ADAF Analytic thin disk (SSD) Popham, Woosley, & Fryer 1999

  16. 基本结论 • 中微子光度：3.35x1051ergs/s • 外区：ADAF

  17. 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

  18. f=qadv/q+ 光深 时标 Di Matteo, Perna, & Narayan 2002

  19. 中微子辐射率 中微子Eddington光度 Di Matteo, Perna, & Narayan 2002

  20. 含时的演化（径向） 质量和角动量守恒方程 Janiuk, Perna, Di Matteo, & Czerny 2004

  21. 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)

  22. 处于beta平衡下的NDAF Janiuk, Di Matteo, Yuan, & Perna 2005

  23. 中微子辐射率

  24. 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

  25. 对动力学粘滞的影响 Shi, Yuan, Wang 2005

  26. 中微子光深 Shi, Yuan, Wang 2005

  27. 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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