双中子星并合:从 GW/GRB~170817A 的相对论性抛射物中我们学到了什么

来自双中子星(BNS)并合的引力波及其伴随的短伽马射线暴 GW/GRB~170817A 证实了这些令人困惑的暂现源的公认起源,并为将短伽马暴的性质与其前身星及周围环境的性质相联系开辟了道路。在此我们回顾对该事件瞬时伽马射线与晚期余辉的广泛分析。我们表明并合产生的部分极向抛射物已被加速至极端相对论速度。这一结构化喷流在我们方向上的初始洛伦兹因子约为 $260$——距喷流轴 $\mathcal{O}(10^\circ)$——且密度比典型短伽马暴低几个数量级。当到达暴周物质时,该极端相对论喷流具有接近高斯轮廓,其核心洛伦兹因子 $\gtrsim 130$。它在一定程度上保持了内部准直与相干性,但已横向扩展形成温和相对论性瓣——即{\,cocoon\,}。远离中心的非均匀暴周物质上的外激波与碰撞壳层的低密度产生了缓慢上升的余辉。暴周物质在某种程度上与并合相关,其中可能包含由星震近期抛出的物质,而星震因中子星壳层在旋进最后阶段(但远早于并合)受潮汐力形变而恢复。通过将发现与相对论磁流体力学模拟结果及观测引力波比较,我们得出结论:前身中子星年老、质量相近且磁场大幅减弱。此外,由于与其他恒星的遭遇和引力相互作用,它们可能具有反向自旋。