引擎供能千新星（并合新星）—— I. 动力学演化与能量注入/加热效率

双中子星并合预期伴随一颗千新星，即由富中子抛射物的放射性衰变供能的暂现光学辐射。若并合后遗迹为长寿命中子星，则有可能向抛射物注入额外能量。在本系列第一篇论文中，我们详细研究引擎供能千新星（并合新星）抛射物的动力学演化。我们采用一种修正的机械激波模型进行半解析研究，该模型考虑以坡印廷流主导的喷流与非磁化大质量抛射物之间的相互作用。引擎开启后不久，会激发一对激波。反向激波迅速到达风加速区并消失（数秒内），而前向激波很快从抛射物中突破（在 $10^2$ - $10^3$ 秒内）并继续在周围星际介质中传播。从引擎注入激波波阵风的大部分能量以磁能和动能形式储存。对于质量等于 $10^{-3}M_{\odot}$ 的抛射物，内能 fraction 为 $f_{\rm int} < 0.3$。总体而言，能量注入效率 $\xi$ 至多约 $0.6$，在后期可小至约 $0.04$。与先前假设相反，高效加热仅在前向激波突破抛射物之前发生，加热效率 $\xi_t \sim (0.006 - 0.3)$，此后迅速降至 $\sim 0$。引擎供能千新星光变曲线将在论文 II 中仔细研究。