短暴对应中微子主导吸积盘的盘质量.PDF

中国科学: 物理学 力学 天文学 2015 年 第45 卷 第8 期: 089501 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 短暴对应中微子主导吸积盘的盘质量 林一清* 厦门理工学院光电与通信工程学院, 厦门 361024 *联系人, E-mail: yqlin@ 收稿日期: 2015-04-15; 接受日期: 2015-06-03; 网络出版日期: 2015-07-02 国家自然科学基金资助项目(批准号: U1231101) 摘要 短暴最有可能起源于双致密星并合. 因为这种情形产生的吸积盘较小, 持续时间可以和短暴的 持续时标相当. 模拟结果显示, 双星并合产生的吸积盘质量远低于双星质量的总和. 本文利用现有的观 测数据, 估算了恒星级黑洞周围中微子主导吸积盘的质量. 结果显示, 短暴吸积盘质量的估算主要取决 于它的喷流能量和张角及黑洞的质量和自旋. 一些短暴要求具有很大质量的吸积盘, 这个数值已经达到 甚至超过了模拟的最大值. 我们认为, 可能存在其他的电磁动力学过程或者其他的机制可以提高中微子 辐射效率, 从而提供短暴爆发所需要的能量. 关键词 吸积, 吸积盘, 黑洞, 伽玛暴 PACS: 97.10.GZ, 97.60.Lf, 98.70.RZ doi: 10.1360/SSPMA2015-00162 1 引言 合, 都可能形成一个以恒星级黑洞为中心、周围是一 个小质量吸积盘的系统[5,6]. GRB 的能量可能来源于 伽玛射线暴(Gamma-Ray Bursts, GRB)是来自宇 吸积盘上的物质被黑洞吸积所提取的强引力能[7]或 宙空间的伽玛射线在短时间内忽然增强的高能爆发现 者黑洞的自转能[8]. 象. 经典的 GRB 分类是根据 GRB 的持续时间, 一般 吸积盘中具体的能量提取机制大致包括中微子 用 T90(T90 指光子数累积计数从 5%–95%)作为典型时 湮灭和磁场提取两种情形. 磁场提取方式包括了视 标, 把GRB 分为长暴(T902 s)和短暴(T902 s)两种类 界面附近大尺度磁场提取黑洞旋转能, 并以Poynting [1] [2] 型 . 目前普遍认为长暴起源于大质量恒星的塌缩 , 能流的形式向外传播的机制[9](Blandford-Znajek 机制, 短暴来源于双致密星(双中子星或者中子星和黑洞) BZ 机制) 、盘上大尺度磁场对吸积盘旋转动能的电磁 系统. 在双星系统中, 由于引力波辐射损失轨道角动 提取模型[10](Blandford-Payne 过程, BP 过程) 、新生的 量, 最终导致并合, 该过程产生的吸积盘较小, 吸积 磁化旋转中子星的磁耗散模型、磁耦合(Magnetic 盘的持续时间可以和短暴的持续时标相当[3,4]. 通常 Coupling Process, MC 过程)[11]从黑洞吸积系统抽取 认为, 不管是大质量恒星塌缩还是双致密星并 能量等. 数值计算表明在这么高吸积率下, 吸积盘的 引用格式: 林一清. 短暴对应中微子主导吸积盘的盘质量. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2015, 45: 089501 Li