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中子星并合温和相对论动力学抛射物的非热辐射

高能天体物理现象 2022-11-29 v3

摘要

双中子星并合预期会产生快速的动力学抛射物,其温和相对论速度可达 β=v/c>0.6\beta=v/c>0.6。我们考虑此类快速抛射物冲入星际介质所驱动的无碰撞激波产生的从射电到 X 射线的同步辐射。对具有分段幂律质量(或能量)分布的球状抛射物,给出了解析表达式:M(>γβ)(γβ)sM(>\gamma\beta)\propto(\gamma\beta)^{-s},在 γβ<γ0β0\gamma\beta<\gamma_0\beta_0s=sKNs=s_{\rm KN},在 γβ>γ0β0\gamma\beta>\gamma_0\beta_0s=sfts=s_{\rm ft}(其中 γ\gamma 为洛伦兹因子)。对于并合计算结果典型的参数值——抛射物主体(γβ0.2\gamma\beta\approx 0.2 处)为“平缓”质量分布 1<sKN<31<s_{\rm KN}<3,以及陡峭的 sft>5s_{\rm ft}>5 的“快速尾”质量分布——我们的模型精确(误差在百分之几十内)描述了流量演化,包括减速至亚相对论膨胀的阶段。这相比早期结果有显著改进,后者基于将 γβ1\gamma\beta\gg11\ll1 适用的结果外推至 γβ1\gamma\beta\approx1,在典型参数下将流量高估一个数量级。它将使未来由非热辐射测量更可靠地推断抛射物参数成为可能。对于并合事件 GW170817,预期“快速尾”的存在将在 104\sim10^4 天的时间尺度上产生可探测的射电与 X 射线流量。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.05746,
  title  = {Non-thermal emission from mildly relativistic dynamical ejecta of neutron star mergers},
  author = {Gilad Sadeh and Or Guttman and Eli Waxman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.05746},
  year   = {2022}
}

备注

11 pages, 12 figures. Minor revisions following referee's report, accepted to MNRAS