双中子星并合产生的千新星与光学余辉 I. 光度函数与颜色演化

在本系列的第一项工作中,我们采用类 GW170817 的、依赖于视角的千新星模型,以及基于宇宙短伽马射线暴余辉性质的光变曲线分布的标准余辉模型,来模拟双中子星(BNS)并合产生的千新星与光学余辉发射的光度函数与颜色演化。{我们发现约 $10\%$ 的余辉在峰值时比伴生的千新星更亮,其中大多为轴上或近轴上。这些千新星会被伴生余辉发射显著污染。仅在 $\sin\theta_{\rm v}\gtrsim 0.20$ 的大视角下,大多数 BNS 并合的电磁信号以千新星主导,且一些离轴余辉可能在并合后 $\sim5-10$\,day 出现。}在暗于 $\sim23-24$\,mag 的亮度下,根据其光度函数,余辉的数量远大于千新星的数量。由于当前巡天项目的搜寻深度为 $<22$\,mag,通过偶发观测探测到的余辉事件数将远高于千新星事件数,与当前观测一致。{对于可望达到 $\gtrsim23-24$\,mag 搜寻深度的可预见巡天项目(如 Mephisto、WFST、LSST),千新星的探测率可与余辉同数量级。}我们还发现,通过单波段衰减率来由偶发巡天在各种快速演化暂现源中直接辨认千新星与余辉可能困难。然而,光学与红外波段间的颜色演化可识别它们,因为其颜色演化模式不同于其他快速演化暂现源。