致密天体并合形成的粘性扩展吸积盘中的富中子冻结
天体物理学
2015-05-13 v2
摘要
在中子星-中子星和黑洞-中子星双星并合期间，会形成质量约为 0.001-0.1 太阳质量的吸积盘。最初，这种超吸积盘通过中微子发射有效冷却，其成分在简并条件下由电子对捕获驱动而变得富中子。然而，随着盘粘性扩展且温度下降，冷却变得无效，盘变为平流主导。解析论证和数值模拟表明，一旦发生这种情况，强大的风很可能驱散盘的大部分剩余质量。我们使用一维高度积分模拟计算了致密天体并合形成的粘性扩展吸积盘的热演化和核组成。我们表明，从弱平衡冻结必然伴随着盘晚期向平流态的转变。因此，超吸积盘普遍冻结为富中子状态（电子分数 Ye ~ 0.2-0.4），其晚期外流稳健地合成稀有的富中子同位素。利用我们太阳系中这些同位素的测量丰度，我们约束银河系中致密天体并合率低于每年 1e-5 (M_d,0/0.1 Msun)^(-1)，其中 M_d,0 是吸积盘的平均初始质量。因此，要么 NS-NS 并合率处于当前估计的低端，要么典型并合过程中产生的平均盘质量远小于 0.1 太阳质量。我们还表明，如果大多数短时标伽马射线暴由致密天体并合产生，其集束因子必须超过 f_b ~ 0.13(M_d,0/0.1 Msun)，对应的喷流半张角大于 30(M_d,0/0.1 Msun)^(1/2) 度。这与短时标伽马射线暴外流比长时标伽马射线暴外流准直性更差的其他证据一致。
引用
@article{arxiv.0810.2535,
title = {Neutron-Rich Freeze-Out in Viscously Spreading Accretion Disks Formed from Compact Object Mergers},
author = {B. D. Metzger and A. L. Piro and E. Quataert},
journal= {arXiv preprint arXiv:0810.2535},
year = {2015}
}
备注
12 pages, 9 figures, 1 table; accepted to MNRAS; minor changes to text and figures