相对论性包层与中子星并合中的伽马射线

我们提出，中子星并合会抛射出质量 $m\sim 10^{-7}M_\odot$ 的超高相对论性包层，这有助于解释 GW170817 的伽马射线暴。一种抛射机制是并合最初 $30\,\mu$s 内中微子暴对中子星表面的烧蚀。另一种更高效的形成超高相对论性包层的机制是并合抛射物中的内激波。若并合产物为磁星（发射离心加速风），则预期会产生强激波。激波向外穿过抛射物，并在半径 $r\sim 10^9-10^{10}$cm 的外层加速，抛射出每核子约 $10^4$ 个光子的不透明超高相对论性包层。包层的洛伦兹因子剖面向外增大，决定其同伦膨胀，使俘获光子绝热冷却。一旦磁星失去差旋并坍缩为黑洞，便形成强有力喷流。喷流驱动激波进入包层，追赶其外层，最终在 $r\sim 10^{12}$cm 处追上包层光球。延迟激波在超高相对论性光球处的突破，在并合轴周围宽立体角内发射伽马射线暴。该模型以光度 $L_\gamma\sim 10^{47}$erg/s、持续时间 $\Delta t_{\rm obs}\sim 0.5$s、特征光子能量 $\sim 100$keV 解释了并合 GW170817 的伽马射线脉冲。我们在包层光球处的激波洛伦兹因子与由观测光变曲线推导的 $\Gamma\geq 5$ 一致。我们提出了该模型的未来检验方案。