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何种密度的星周物质足以扼止喷流?

高能天体物理现象 2019-07-10 v1

摘要

剥离包层高速超新星(Ic-BL SNe)的前身星可在致密的星周介质(CSM)中爆炸,该介质向外延伸至前身星半径的数倍。这使得所有 Ic-BL SNe 是否都藏有喷流(喷流可穿隧过恒星并沿轴线被视为长伽马射线暴(GRB))的问题变得复杂。更具体地说,足够致密的 CSM 可能“扼止”喷流,将其能量准球状地重新分配。在本研究中,我们数值计算了喷流被扼止所需的 CSM 密度。对于典型 GRB,我们确定喷流在 CSM 中不会被扼止,除非 ρr2>4×1019\rho r^2 > 4 \times 10^{19} g/cm;这要求数倍太阳质量的 CSM 位于距前身星 101310^{13} cm 以内,其密度远高于任何已观测到的 CSM。我们得出结论:典型 GRB 喷流在 CSM 中不会被扼止。然而,在许多情况下 CSM 具有足够质量将喷流减速至中等洛伦兹因子(Γ10\Gamma \sim 10),这应导致喷流出现长滑行阶段,在后随光变曲线中可观测为长平台(可能长达数天)。对于低能 GRB 位于高质量 CSM 中的极端情况,喷流将减速至非相对论速度,使其在穿出 CSM 前适度展开至更大的张开角(θj20\theta_j \approx 20 度)。即使在这些极端例子中,喷流在穿出前也没有时间在 CSM 中将其能量准球状地重新分配。

关键词

引用

@article{arxiv.1907.03768,
  title  = {How Dense a CSM is Sufficient to Choke a Jet?},
  author = {Paul C. Duffell and Anna Y. Q. Ho},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1907.03768},
  year   = {2019}
}