中子星并合中动力学质量抛射、核合成及放射性驱动电磁信号的系统性研究
摘要
我们通过在相对论流体力学模拟中采用 40 种具有代表性的微观物理高密度物态方程 (EoS)，系统研究了中子星 (NS) 并合的动力学质量抛射、r-过程核合成及其电磁对应体性质随核物态方程不确定性的变化关系。决定抛射物质量的关键参数是 1.35 M_sun 中子星的半径 R_1.35。具有较小 R_1.35（“软”EoS）的中子星会系统地抛射出更大的质量。对于 1.35-1.35 M_sun 的双星系统，该质量范围约为 10^-3 M_sun 至 10^-2 M_sun；对于 1.2-1.5 M_sun 的系统，范围约为 5*10^-3 M_sun 至 2*10^-2 M_sun（动能介于约 5*10^49 erg 和 10^51 erg 之间）。相应地，对称（非对称）并合的光学暂现源的热光度峰值在约 2 小时至 12 小时的时间尺度上，变化范围为 3*10^41 erg/s 至 14*10^41 erg/s（9*10^41 erg/s 至 14.5*10^41 erg/s）。如果测得这些绝对热星等在 -15.0 至 -16.7 之间的信号，其性质与并合中子星性质之间的紧密关联可能为高密度物态方程提供有价值的约束。r-过程核合成表现出显著的鲁棒性，独立于物态方程，在质量数 130 以上产生近乎太阳的丰度模式。根据银河系的 r-过程含量和每次事件的平均产量，若中子星并合是重 r-核素的主要来源，则银河系并合率被限制为 4*10^-5/yr（软 NS EoS）或 4*10^-4/yr（硬 NS EoS）。放射性 232Th 与 238U 的产率比达到 1.64-1.67 的稳定值，这并不排除中子星并合作为最贫金属恒星中重 r-物质潜在来源的可能性。
引用
@article{arxiv.1302.6530,
title = {Systematics of dynamical mass ejection, nucleosynthesis, and radioactively powered electromagnetic signals from neutron-star mergers},
author = {A. Bauswein and S. Goriely and H. -T. Janka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.6530},
year = {2015}
}
备注
24 pages, 13 figures, accepted for publication in ApJ