坍缩星中喷流与恒星爆炸的自洽图景：含发电机项的广义相对论磁流体动力学模拟

在完全广义相对论框架下，对坍缩星模型进行了包含发电机项的电阻性磁流体动力学模拟。初始条件基于恒星演化结果，设定一个旋转黑洞和下落恒星物质，并叠加一个弱环形磁场。在黑洞周围形成大质量环面后，磁场在其中被放大，并通过发电机效应发展出极向磁场。在环面增长的早期阶段，落入中心黑洞附近的磁通量被黑洞吞噬，未能形成可作为 Blandford-Znajek 机制源的全局极向磁场。然而，在后期阶段，当下落物质的冲压减弱时，由黑洞自旋通过缠绕效应放大的磁场变得足够强，其磁压足以推开下落物质，随后建立起贯穿黑洞的全局极向磁场，并通过 Blandford-Znajek 机制沿自旋轴发射喷流，其光度足以解释典型的长时间伽马射线暴。伴随喷流发射，环面内部区域的有效粘滞效应和磁离心效应驱动了恒星爆炸，其爆炸能量与典型或高能超新星相当。我们还发现与恒星爆炸相关的大量合成的 $^{56}$Ni 和 Zn。在存在喷流发射的情况下，$r$-过程元素合成较弱。爆炸能量、抛射物质量和 $^{56}$Ni 质量的数值结果与观测到的宽线 Ic 型超新星吻合良好。我们的结果描绘了伽马射线暴相关的宽线 Ic 型超新星的自洽图景。