离轴中子星合并余辉的晚期演化

引力波探测到的中子星合并提供了一次在不依赖短伽马射线暴（GRB）触发的情况下研究 GRB 喷流余辉的机会。在此我们表明，峰值后的余辉衰减可以区分初始极相对论喷流的离轴观测与中等相对论宽角外流。峰值后，余辉通量将按 $F_\nu \propto t^{-\alpha}$ 衰减。对于喷流余辉，当观测频率分别低于和高于冷却频率时，其最陡衰减分别为 $\alpha>3p/4$ 或 $> (3p+1)/4$，其中 $p$ 为电子能量分布的幂律指数。对于初始洛伦兹因子 $\Gamma_0\lesssim 2$ 的中等相对论外流，在相应的光谱区域中，其最陡衰减分别为 $\alpha\lesssim(15p-19)/10$ 或 $\alpha\lesssim(15p-18)/10$。如果 GW170817 的余辉以最大指数 $\alpha > 1.5$ 衰减，则我们观测的是初始极相对论喷流偏离中心轴的核心；而在约 5 至 10 倍峰值时间之后，若衰减指数为 $\alpha\lesssim 1.4$，则表明产生该余辉的是宽角且初始 $\Gamma_0\lesssim 2$ 的外流。在两倍峰值时间处，这两种外流模型的衰减指数分别落在 $\alpha \approx 1$ 的两侧。迄今为止，在 160 天和 260 天处的两个峰值后 X 射线数据点表明，其余辉衰减与离轴喷流余辉一致。未来 1 至 2 年的后续观测将检验此模型。