Kilonova射电的非热电离：可观测影响
高能天体物理现象
2025-08-28 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
Kilonova在光波段的快速上升和衰减特征是由低射电质量（≤0.05太阳质量）和高射电速度（≥0.1光速）共同决定的。我们指出，即便在极早时（≤2天），射电区域仍会低于临界密度和温度阈值，此时非局部热力学平衡（NLTE）效应变得重要。本文提出一种近似方法，用于计算射电的电离态，考虑了来自新生r过程元素β衰变产生的高能电子的NLTE影响。我们发现，纳入高能电子的电离会产生“逆转”和“混合”电离结构，其中最高电离级位于最快的同位反演射电中，多个电离态共存。在辐射传输计算中，更高的电离程度降低了光学波段的线填充，导致与AT 2017gfo光度曲线特性（包括持续时间、衰减率、亮度和颜色）的 agreement 显著改善。我们的准-NLTE实现有助于缓解Kilonova建模中的紧张关系：对于高速（~0.3c）射电组件，我们的模型在光学波段给定峰值亮度下所需的质量可降低最高达3倍；我们的模型可解释在LTE模型仅预测中性物种时观察到的Sr II、W III、Se III和Te III特征；我们自然预测Sr II和Ce III等物种的共存，无需对射电特性进行精细调节。
引用
@article{arxiv.2508.18364,
title = {Non-Thermal Ionization of Kilonova Ejecta: Observable Impacts},
author = {Daniel Brethauer and Daniel Kasen and Raffaella Margutti and Ryan Chornock},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.18364},
year = {2025}
}