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致密星并合产生的低洛伦兹因子喷流——引力波源候选电磁对应体

高能天体物理现象 2016-10-05 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

短伽马射线暴(GRBs)被认为是由中子星(NS)或中子星与黑洞(BH)并合产生的相对论喷流所致。如果致密星并合喷流的洛伦兹因子 Γ\Gamma 遵循与观测到的其他高能天体物理现象(例如耀变体、AGN)类似的幂律分布,则喷流种群将由低 Γ\Gamma 外流主导。这些喷流不会产生瞬时伽马射线,但当它们与周围环境碰撞时,喷流能量将作为 X 射线/光学/射电暂现源释放。使用蒙特卡洛模拟,我们研究了此类暂现源的性质。如果喷流 Γ\Gamma 遵循指数为 1.75-1.75 的幂律分布,则 <300 <300~Mpc 的并合喷流中约 78%78\% 导致失败 GRBs。失败 GRBs 的 X 射线/光学暂现源其特征有广泛分布:光变曲线峰值在并合后 tp0.110 t_p\sim0.1-10~天;X 射线流量峰值 106 mJy Fx102 10^{-6}{\rm~mJy}\lesssim~F_x\lesssim10^{-2}~mJy;光学流量峰值在 14 mg2214\lesssim~m_g\lesssim22。X 射线暂现源可由 Swift XRT 探测,且对于天空中位置良好的源,约 85%85\% 的光学暂现源可被极限星等 mg21m_g \gtrsim 21 的望远镜探测。X 射线/光学暂现源之后是射电暂现源,其峰值时间紧密聚集在 tp10 t_p\sim10~天,峰值流量在 10 GHz 约为  10100 ~10-100~mJy,在 150 MHz 约为  0.1 ~0.1~mJy。通过考虑 LIGO/Virgo 范围内短 GRBs 的全天率,失败 GRB 的轴上孤儿余辉率对于 NS-NS(NS-BH)并合分别为每年 2.6(26)个。由于来自引力波(GW)触发事件的并合喷流往往朝向我们,显著部分的 GW 事件可能与轴上孤儿余辉相关联。

关键词

引用

@article{arxiv.1605.02769,
  title  = {Low Lorentz Factor Jets from Compact Stellar Mergers - Candidate Electromagnetic Counterparts to Gravitational Wave Sources},
  author = {Gavin P Lamb and Shiho Kobayashi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1605.02769},
  year   = {2016}
}

备注

13 pages, 4 figures. Accepted for publication in ApJ