致密双星并合产生的短暴与长暴伽马射线暴的统一图像

最近探测到的伴随较软的时间延展辐射(EE)与千新星的约10秒长伽马射线暴(GRB)211211A和230307A，指向了一类新的GRB。利用最先进的第一性原理模拟，我们提出了一个统一的理论框架，将双中子星(BNS)与黑洞-中子星(BH-NS)并合族群同支配致密双星GRB(cbGRB)的基本物理联系起来。对于总质量较大的双星$M_{\rm tot}\gtrsim2.8\,M_\odot$，并合产生的致密遗迹会迅速坍缩为黑洞，并被吸积盘环绕。磁滞盘(MAD)前阶段的持续时间决定了近似恒定功率cbGRB的持续时间，并可能受盘质量$M_d$影响。我们表明，大质量盘($M_d\gtrsim0.1\,M_\odot$)——在BNS中形成于大质量比$q\gtrsim1.2$，或在BH-NS并合中形成于$q\lesssim3$——不可避免地产生211211A型长cbGRB。一旦吸积盘进入MAD状态，喷流功率随质量吸积率$\dot{M}\sim t^{-2}$下降，自然地建立了EE衰减。短cbGRB有两种可能情形。它们可由具有较小质量盘的黑洞供能，这类盘形成于其他$q$值。或者，对于$M_{\rm tot}\lesssim2.8\,M_\odot$的双星，并合应经历超质量中子星(HMNS)阶段，正如GW170817所推断。此类HMNS的磁化外流通常持续$\lesssim1\,{\rm s}$，为短cbGRB提供了另一种前身星。第一种情形受到双峰GRB持续时间分布以及银河系BNS族群质量峰值足够低以至于大多数并合应经历HMNS阶段的挑战。