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光亮快速蓝色光学暴力事件作为“失败”引力波源:延迟动力学不稳定性导致的氦核-黑洞合并

高能天体物理现象 2025-10-14 v1 太阳与恒星天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

在许多系统中,当巨型赠送星发生持续(\gtrsim 千年)的稳定质量输送至黑洞(BH)吸积体后,质量输送常在轨道周期为数天时因动力学不稳定而提前终止,最终导致 BH 冲入赠送星并在高度超欧德鲁斯率下破碎并吸积其氦核。装配一套二进制演化模型结合解析估计和人口合成,我们预测延迟动力学不稳定性(DDI)引起的光亮暴力事件的天体物理量子。初始时,BH 冲入被削弱的包层,通常会喷出约 10M10M_{\odot} 的 H/He 丰富物质,速度为 10210310^{2}-10^{3} km s1^{-1},形成直径 1000R\lesssim 1000R_{\odot} 的紧凑周围中性气体(CSM)。当 BH 到达并扭转破碎 HeC 时,快速 BH 吸积会产生高度非球形的风驱动爆炸,通过 CSM 相互作用和 X 射线重加工驱动 UV/光学辐射,亮度在数天内升至 1044104510^{44}-10^{45} erg s1^{-1},随后随着盘向外扩散和吸积率下降而衰减。数月时间内产生光亮的射频/亚毫米辐射,因喷子撞击由 DDI 前的稳定质量输送产生的缓慢准球对称二体外流(延伸至直径 101710^{17} cm),与 LFBOT 的推测周围环境相符。我们估计 DDI 合并暴力事件的局部发生率为 53005-300 Gpc3^{-3} yr1^{-1},偏好低金属环境,符合 LFBOT 的人口学特征。综合来看,我们的结果支持 LFBOT 作为“失败”引力波源的光亮指示器。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.09745,
  title  = {Luminous Fast Blue Optical Transients as "Failed" Gravitational Wave Sources: Helium Core$-$Black Hole Mergers Following Delayed Dynamical Instability},
  author = {Jakub Klencki and Brian D. Metzger},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09745},
  year   = {2025}
}

备注

20 pages, 11 figures + Appendix