自旋对磁化双中子星并合及喷流启动的影响

事件 GW170817 与 GRB 170817A 提供了迄今为止最好的证据，表明至少有一个伴星为中子星(NS)的致密双星并合可以是短伽马射线暴(sGRBs)的前身。对于 GW170817，一个悬而未决的问题是其初始中子星自旋的大小与影响。初始自旋可能会影响 remnant 黑洞(BH)的质量与自旋、remnant 吸积盘，以及喷流的形成、寿命及其光度。在此我们总结了对自旋中子星双星经历并合及延迟坍缩至黑洞的广义相对论磁流体动力学模拟。这些双星由两个相同的 NS 组成，建模为 $\Gamma=2$ 多方物态，处于准圆轨道，各自自旋为 $\chi_{\rm{NS}}=-0.053,\,0,\,0.24$，或 $0.36$。恒星初始被赋予从内部延伸至外部的偶极磁场，如同射电脉冲星一般。并合后，超质量中子星(HMNS) remnant 中磁制动与磁湍流黏性对角动量的重新分布，加上引力辐射导致的角动量损失，诱发形成一个巨大的、近乎均匀自转的内核，外围环绕着磁化的开普勒盘状包层。HMNS 最终坍缩为黑洞，其自旋 $a/M_{\rm BH} \simeq 0.78$ 与 NS 初始自旋无关，外围环绕磁化吸积盘。初始 NS 自旋越大，盘越重。在并合后 $\Delta t\sim 3000-4000 M \sim 45-60(M_{\rm NS}/1.625M_\odot)\rm ms$，启动一道温和相对论性喷流。喷流的寿命[$\Delta t\sim 100-140(M_{\rm NS}/1.625M_\odot)\rm ms$]及其外向 Poynting 光度[$L_{\rm EM}\sim 10^{51.5\pm 1}\rm erg/s$]与典型 sGRB 一致，也与启动喷流及其相关 Poynting 光度的 Blandford--Znajek 机制相符。