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千新星的非局部热力学平衡光谱

高能天体物理现象 2023-10-17 v2

摘要

双中子星并合后的电磁暂现源被称为千新星(KN)。由于快速的膨胀速度与较小的抛射物质量,千新星迅速进入非局部热力学平衡(NLTE)状态。在本研究中,我们使用 \texttt{SUMO} 光谱合成代码给出并合后 5 至 20 天的千新星合成 NLTE 光谱。我们研究三个均匀成分、一维多区模型,其特征电子分数分别为 Ye0.35,0.25Y_e \sim 0.35, 0.250.150.15。我们发现光谱中的发射特征倾向于在谱线阻挡减弱的窗口中出现,因为即便在 20 天时抛射物仍仅部分透明。对于 Ye0.35Y_e \sim 0.35(无镧系)抛射物,我们发现 Rb、Sr、Y 和 Zr 的中性与单次电离物种主导光谱,均具良好的证认潜力。我们直接检验并确认了 Sr 在无镧系抛射物 10000 埃光谱区的影响,但也发现其特征可能复杂。我们提出 Rb I 5p1\rm{5p^{1}}- 5s1\rm{5s^{1}} 7900 埃跃迁作为 AT2017gfo 中 λ0\lambda_0 \sim 7500–7900 埃 P-Cygni 特征的候选。对于 Ye0.25Y_e \sim 0.250.150.15 成分,镧系元素在光谱形成中占主导,特别是 Nd、Sm 和 Dy。我们指出了千新星光谱形成中的关键过程,尤其是散射与荧光甚至在并合后 20 天仍起重要作用,意味着此时千新星抛射物尚未光学薄。

关键词

引用

@article{arxiv.2309.01134,
  title  = {NLTE Spectra of Kilonovae},
  author = {Quentin Pognan and Jon Grumer and Anders Jerkstrand and Shinya Wanajo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2309.01134},
  year   = {2023}
}

备注

20 pages (30 with appendices), 17 figures, accepted to MNRAS