千新星
高能天体物理现象
2020-01-08 v1
摘要
双中子星（NS-NS）和黑洞-中子星（BH-NS）双星系统的并合是Advanced LIGO/Virgo及未来地面探测器引力波（GW）的主要来源。这类事件释放出的富中子物质在向空间减压膨胀的过程中经历快中子俘获（r过程）核合成，为我们的宇宙增添了金和铂等稀有的重元素。这些不稳定核的放射性衰变驱动了一种快速演化、近似各向同性的热暂现源，称为“千新星”，它探测了并合期间及其后续的物理条件。本文回顾了千新星的历史和物理，引出当前范式：来自抛射物无镧系元素成分的光学波段天级时标辐射，随后是光谱峰值在近红外（NIR）波段、持续数周的辐射。这些理论预言（在本综述原始版本中汇编）在很大程度上被LIGO/Virgo发现的首例NS-NS并合事件GW170817的光学/NIR暂现对应体所证实。利用一个简单的光变曲线模型阐述基本物理过程及其在GW170817中的应用，我随后介绍了标准图景的重要变体，这些变体可能在未来的并合事件中被观测到。其中包括：由最外层抛射物中自由中子衰变或延迟的超相对论性外流对抛射物的激波加热驱动的约数小时长的紫外前兆辐射；以及由长寿命中心引擎（如吸积黑洞或毫秒磁星）增强的光度。GW170817及未来事件的引力波与千新星联合观测为约束r过程元素的天体物理起源和致密核物质的状态方程提供了一条新途径。
引用
@article{arxiv.1910.01617,
title = {Kilonovae},
author = {Brian D. Metzger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.01617},
year = {2020}
}
备注
Update submitted to Living Reviews in Relativity (version 2); 72 pages, 18 figures; original (pre-GW170817) version can be found at arXiv:1610.09381v3