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双黑洞并合产生的瞬时电磁暂现源

高能天体物理现象 2018-01-18 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

双黑洞(BBH)并合是当前和未来干涉式引力波天文台的主要波源。大质量 BBH 并合通常可能发生在富等离子体环境中,这带来了由传统天文设施观测到伴随电磁(EM)信号的令人兴奋的可能性。然而,关于此类对应体的产生机制仍有许多关键问题未获解答。我们利用磁流体动力学模拟探讨了可能驱动电磁对应体的机制,模拟了多种场景,包括浸没在初始均匀流体且具有均匀、轨道对齐磁场中的等质量双黑洞。我们发现,可能驱动类喷流辐射的坡印廷光度的时间演化对初始构型的某些方面相对不敏感。特别是,在初始值的很大范围内,中心磁场强度受气流有效调节,产生 10451046ρ13M82ergs110^{45}-10^{46} \rho_{-13} M_8^2 \, {\rm erg}\,{\rm s}^{-1} 的坡印廷光度,其中 BBH 质量标度为 M8M/(108M)M_8 \equiv M/(10^8 M_{\odot}),环境密度标度为 ρ13ρ/(1013gcm3)\rho_{-13} \equiv \rho/(10^{-13} \, {\rm g} \, {\rm cm}^{-3})。我们还计算了通过测地线光线追踪处理的直接等离子体同步辐射。尽管存在透镜效应和动力学过程,我们发现观测到的同步辐射通量在并合前变化很小。

关键词

引用

@article{arxiv.1710.02132,
  title  = {Prompt Electromagnetic Transients from Binary Black Hole Mergers},
  author = {Bernard J. Kelly and John G. Baker and Zachariah B. Etienne and Bruno Giacomazzo and Jeremy Schnittman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1710.02132},
  year   = {2018}
}

备注

22 pages, 21 figures; additional reference + clarifying text added to match published version