中子星并合抛射物的辐射转移模拟
摘要
双中子星 (NSs) 并合是最有希望的引力波 (GW) 源之一。下一代引力波探测器有望探测到 200 Mpc 范围内的中子星并合信号。探测电磁波 (EM) 对应体对于理解引力波源的性质至关重要。在中子星并合可能产生的电磁辐射中，由放射性 r-过程核素供能的辐射是后续观测的最佳目标之一。然而，迄今为止的预测并未考虑抛射物中详细的 r-过程元素丰度。我们首次对包含从 Ga 到 U 所有 r-过程元素的中子星并合抛射物进行了辐射转移模拟。我们表明，中子星并合抛射物的不透明度约为 kappa = 10 cm^2 g^{-1}，比富铁的 Ia 型超新星抛射物高出约 100 倍。因此，其辐射比此前预期的更暗且持续时间更长。由于高膨胀速度和许多不同 r-过程元素的束缚 - 束缚跃迁，光谱几乎没有任何特征。我们证明，当中子星并合模拟中采用更高的双中子星质量比和更软的状态方程时，辐射会更亮。由于辐射呈红色，在红光光学和近红外 (NIR) 波段进行后续观测将最为有效。在 200 Mpc 处，预期的辐射亮度在 i 波段为 22 - 25 AB mag，z 波段为 21 - 23 AB mag，近红外 JHK 波段为 21 - 24 AB mag。因此，必须使用视场广阔的 4 米级和 8 米级光学望远镜以及视场广阔的近红外空间望远镜进行观测。我们还论证了由放射性能源供能的辐射可以在邻近短伽马射线暴的余辉中被探测到。
引用
@article{arxiv.1306.3742,
title = {Radiative Transfer Simulations for Neutron Star Merger Ejecta},
author = {Masaomi Tanaka and Kenta Hotokezaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.3742},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 16 figures, accepted for publication in ApJ, computed light curves are available at http://th.nao.ac.jp/MEMBER/tanaka/nsmerger_lightcurve.html