流体力学 $\gamma$ 射线暴喷流的结构
高能天体物理现象
2020-11-18 v2
摘要
在发出后，GRB 喷流在突破前于致密介质中传播。喷流-介质相互作用导致形成复杂的构化外流，常被称为“构化喷流”。设定突破后喷流形态的喷流-介质相互作用的底层物理从未被系统探索。此处我们使用一组 3D 模拟来追踪流体力学长、短伽马射线暴（GRBs）喷流突破后的演化，以研究由相互作用引发的突破后结构。我们的模拟呈现出从茧生长进入喷流的 Rayleigh-Taylor 指状结构，使茧与喷流物质混合并破坏喷流稳定性。该混合产生了此前未被确认、包裹喷流与茧的区带，我们称之为喷流-茧界面（JCI）。长 GRB 经历强混合，导致大部分喷流能量漂移至 JCI，而短 GRB 中可能发生较弱混合，使得两成分能量相当。值得注意的是，喷流结构（喷流核加 JCI）可由简单的普适角幂律分布刻画，其幂律指数仅依赖于混合程度。该结果支持常用的幂律角分布，而不利于高斯喷流。在茧占主导的更大角度处，结构更为复杂。混合塑造了瞬时辐射光变曲线，并意味着典型长 GRB 余辉不同于短 GRB 余辉。我们的预言可用于从瞬时和余辉观测推断喷流特征。
引用
@article{arxiv.2006.02466,
title = {The structure of hydrodynamic $ \gamma $-ray burst jets},
author = {Ore Gottlieb and Ehud Nakar and Omer Bromberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.02466},
year = {2020}
}