潮汐撕裂事件是否迎来一个明亮之年?
高能天体物理现象
2016-07-27 v1
摘要
当一颗恒星被超大质量黑洞(BH)潮汐撕裂时,大约一半的质量以超爱丁顿速率回落至黑洞。由于仅弱引力束缚且无法通过辐射冷却,返回的碎片中只有很小一部分 f_in << 1 可能被吸积盘吸收,绝大部分反而以约 1e4 km/s 的速度在外流中变得不可束缚。这种缓慢的外流横向扩散,包裹住黑洞。在数月或更长时间内,外流保持足够中性以阻挡来自热内盘的硬极紫外和 X 射线辐射,后者反而被囚禁在辐射主导的星云中。星云电离辐射将抛射物的内缘加热至 T > 数万 K 的温度,将辐射转换为光学/近紫外波段,光子因较低的不透明度更容易逃逸。这可以解释光学发现的 TDE 耀斑中意外偏低且时间恒定的有效温度。对于黑洞质量相对较高的 BH(M_BH > 1e7 M_sun),抛射物可在更早的阶段电离,或在更宽的观测角度范围内,产生一种由热 X 射线辐射主导的 TDE 耀斑。我们预测的总辐射能与观测到的 TDE 耀斑一致,且抛射物速度与测量的发射线宽度吻合。对于 M_BH < 1e6 M_sun,由于内盘风中的绝热损失,峰值光学光度受到抑制,这可能有助于解释低质量黑洞星系中光学 TDE 的意外匮乏。在经典图景中(f_in ~ 1),TDE 使超大质量黑洞去自旋,并将其最大自旋限制在理论吸积物理极限以下。在我们的模型中,这一上限被大大放宽,现有的 Fe K-alpha 自旋测量提供了 f_in < 1 的初步暗示性证据。
引用
@article{arxiv.1506.03453,
title = {A Bright Year for Tidal Disruptions?},
author = {Brian D. Metzger and Nicholas C. Stone},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.03453},
year = {2016}
}
备注
13 pages, 7 figures, submitted to MNRAS