关于带电磁结构黑洞的偶极电磁脉冲

我们研究了由围绕电磁黑洞 (EMBH) 真空极化过程形成的相对论性展开的电子-正电子偶极对等离子体。对于质量最高可达 $6\cdot 10^5M_\odot$ 的 EMBH，此类过程均可发生。以理想化的 Reissner-Nordstrom EMBH（电荷/质量比 $\xi=0.1$）为模型，进行数值流体力学计算以模拟对偶极-电磁脉冲 (PEM 脉冲) 的展开，直至系统对光子透明。我们比较了三个理想化的特殊相对论模型与数值积分的通用相对论流体力学方程的结果。其中一个模型得到验证：实验室坐标系中厚度恒定的 PEM 脉冲与通用相对论流体力学代码的结果表现出优异的一致性。令人惊讶的是，这一精确模型从 EMBH 的基本参数出发，唯一地导致对 PEM 脉冲参数（包括能谱和 astrophysically 前所未有的高 Lorentz 因子——最高可达 $6\cdot 10^3$ 对于 $10^3 M_\odot$ EMBH）的显式求值。我们指出，在光子脱耦时，光子能谱峰值的观察光子能量随 EMBH 质量变化而从 0.1 MeV 到 4 MeV。相应地，光子总能量在 $10^{52}$ 到 $10^{54}$ ergs 范围内，与观察到的伽玛射线暴相符。在这些计算中，我们忽略了重子物质的存在，这将是后续论文的研究内容。