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GRB 211211A前兆中的瞬时周期性:黑洞还是磁星引擎?

高能天体物理现象 2025-06-02 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

起源为并合的长伽马射线暴GRB 211211A是一个重新定义该类的事件。一个前兆被识别出与主暴有约1秒的分离,以及一个频率约为20 Hz的准周期振荡(QPO)候选体。在这里,我们假设准周期性是真实的,探讨了前兆的含义。前兆的变异性时间尺度要求洛伦兹因子 Γ80\Gamma\gtrsim80 的相对论运动,并意味着一个引擎驱动的喷流外流。连续脉冲幅度的衰减需要一个具有与QPO一致的"开/关"周期的间歇性引擎。对于黑洞中心引擎,QPO可以起源于内盘在 69\sim6-9 rgr_g(引力半径)处的Lense-Thirring进动,对应质量 M4.5M_\bullet\leq4.5 MM_{\odot},以及对于 M>4.5M_\bullet>4.5 MM_{\odot} 且无量纲自旋 χ0.30.9\chi\sim 0.3 - 0.97\lesssim 7 rgr_g。另一种情况是,在盘密度为 10812\sim10^{8 - 12} g cm3^{-3} 时,通过磁流体力学效应产生QPO所需的磁场强度约为 B101214B\sim10^{12 - 14} G。如果中心引擎是短寿命的磁星或超大质量中子星,则低频QPO可通过盘内不稳定性在半径 2070\sim20 - 70 km处产生,对应盘密度 10912\sim10^{9 - 12} g cm3^{-3} 和磁场 101314\gtrsim10^{13 - 14} G。QPO不能与中子星自转耦合,因为共转半径超出了盘的尺度。两种引擎均不能被排除——然而,我们倾向于前兆候选QPO起源于中子星-黑洞并合残余物的早期喷流-盘耦合,其质量 M>4.5M_\bullet>4.5 MM_{\odot}

关键词

引用

@article{arxiv.2503.15613,
  title  = {Prompt Periodicity in the GRB 211211A Precursor: Black-hole or magnetar engine?},
  author = {Gavin P. Lamb and Thomas Baxter and Conor M. B. Omand and Dimple and Zoë McGrath and Cairns Turnbull and Eric Burns and Hamid Hamidani and Ilya Mandel and Kim L. Page and Stephan Rosswog and Nikhil Sarin and Andrew Blain and Laurence Datrier and Shiho Kobayashi and Andrew Levan and Rhaana Starling and Benjamin Gompertz and Nusrin Habeeb and Khang Nguyen and Nial Tanvir},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.15613},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 14 figures, accepted for publication in MNRAS