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在中子星并后吸积盘中点燃弱相互作用

高能天体物理现象 2021-11-16 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

两颗中子星或一颗中子星与一个黑洞的并合通常导致并后吸积盘的形成。盘中的外流可能主导并合的总体抛射物,并且是我们宇宙中r过程核的主要来源。我们通过进行带弱相互作用和近似中微子传输的三维广义相对论磁流体动力学(GRMHD)模拟,探索此类吸积盘、其外流和r过程产额的参数空间。我们讨论了初始双星参数与所得吸积盘参数空间(主要由其初始吸积率表征)之间的映射。我们通过解析计算和数值模拟证明了典型参数下弱相互作用的点燃阈值存在于约103Ms1\sim 10^{-3} M_\odot\mathrm{s}^{-1}。我们发现阈值之上存在简并的、自调节的、中微子冷却 regime,阈值之下存在吸积主导 regime。阈值以下缺乏中微子冷却的过剩加热导致初始盘质量的60%\gtrsim 60\%被抛射到外流中,典型速度为(0.10.2)c\sim (0.1-0.2)c,而阈值以上为40%\lesssim 40\%、速度(0.10.15)c\sim (0.1-0.15)c。虽然阈值以下的吸积盘显示出轻r过程元素产生的受抑,阈值以上的吸积盘能产生全部范围的r过程元素,与观测到的太阳系丰度良好一致。低于点燃阈值的吸积盘可能产生在锕系元素增强星中看到的锕系元素过量。随着引力波探测器开始采样中子星并合参数空间,不同的吸积盘实现可能通过其相关的千新星辐射被观测到。

关键词

引用

@article{arxiv.2011.07176,
  title  = {Igniting weak interactions in neutron star postmerger accretion disks},
  author = {Soumi De and Daniel Siegel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2011.07176},
  year   = {2021}
}

备注

23 pages, 18 figures