3D neutrino transport GRMHD 模拟中的黑洞自转衰减机制

坍塌体(stars)——其核心迅速坍缩成黑洞(BH)的恒星——可通过由相对论、准直、电磁驱动的流动(喷流)产生持续时间较长的伽玛射线暴(LGRB)。其能量取决于黑洞的磁场强度和自转情况。为了存活落入的恒星物质，喷流需要中心黑洞获得重要的磁场，以抑制质量流入并导致形成磁场被压制盘(MAD)。先前的工作发现，non-radiative MAD 可将其黑洞自转降至平衡自转水平 $a_{\rm eq}^\text{nr}=0.035-0.07$。此类低自转导致产生的喷流能量极低，可能难以从恒星中喊出。然而，密集且高温的坍塌体盘会释放中微子以进行散热，降低盘厚度，增加黑洞的角动量供应。使用 3D 两时刻中微子输运广义相对论磁流体力学模拟，我们首次显示，由中微子冷却盘驱动的成功坍塌体喷流仍会快速降低其黑洞自转，虽然平衡自旋 $a_{\rm eq}\approx 0.13$。该值与 LIGO/Virgo/KAGRA 推断的自旋相符，是 non-radiative MAD 的 2-4 倍，结果产生的 LGRB 喷流功率提高 4-16 倍，这些喷流更有能力从前体恒星中钻出。该 $a_{\rm eq}$ 在广泛的前体结构和质量吸积率范围内都保持不变，$\dot{m} \sim(0.1-10)M_{\odot}/\rm{s}$。我们发现对于典型的 LGRB 持续时间，$t\gtrsim30$~秒，该黑洞消耗足够的质量以在 LGRB 结束时达到 $a_{\rm eq} \approx 0.13$。然而，较短或低-$\dot{m}$ LGRB 可能留下更快自转的黑洞。