处于 β 平衡条件下 grbs 中微子主导吸积流的含时演化
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处于 β 平衡条件下 GRBs 中微子主导吸积流的含时演化. 袁业飞 中国科学技术大学天体物理中心 200 6.4.23, 高能所. 合作者: Agnieszka Janiuk (Copernicus Astronomical Centre ) Rosalba Perna (U. Colorado) Tiziana Di Matteo (CMU). 伽玛射线爆. 短爆和长爆(余辉) 能源: E~10 51 ergs 持续时间:0.1-1000 s 动力学时标: ms. 伽玛射线爆的中心引擎. 中子星-中子星,黑洞-中子星并合 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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处于 β 平衡条件下 GRBs 中微子主导吸积流的含时演化
袁业飞中国科学技术大学天体物理中心
2006.4.23, 高能所
合作者:Agnieszka Janiuk (Copernicus Astronomical Centre )Rosalba Perna (U. Colorado)Tiziana Di Matteo (CMU)
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伽玛射线爆• 短爆和长爆(余辉)• 能源: E ~ 1051ergs
• 持续时间: 0.1-1000s
• 动力学时标: ms
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伽玛射线爆的中心引擎• 中子星-中子星,黑
洞-中子星并合Eichler et al 1989;
Paczynski 1991;
Narayan et al 1992
• Collapsar 模型Woosley 1993; Paczynski
1998; MacFadyen & Woosley 1999; MacFadyen & Woosley & Heger 2001
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伽玛射线爆黑洞超吸积模型思想:中微子主导吸积流( NDAF )
• 高吸积率: ~ 1 - 10Msun/s
• 高温高密T ~ 1010-1011 K ,ρ ~ 106-1013g cm-3
光子光厚• 中微子冷却机制
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火球
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NDAF 产生的天体物理环境• 中子星-中子星并合: NDAF
• 中子星-黑洞并合: NDAF
• Collapsars:NDAF三者都要求并合后形成的黑洞质量小于 10M⊙
• 黑洞-白矮星并合: CDAF
• 黑洞-氦核并合: CDAF两者的外半径太大!Narayan, Piran, & Kumar 2001
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NDAF 的基本理论框架• 动力学方程组( Kerr 时空背景)
( Gammie & Popham 1998; Popham & Gammie 1998 )
– 连续性方程 :
– 气体能量方程:– 径向方程 :
– 角动量守恒方程 :
– 垂向平衡方程 :
Popham, Woosley, & Fryer 1999
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中微子冷却机制• 正负电子对湮灭
• 核子俘获 (URCA 过程 )
• 光解离氦核
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Qian & Woosley 1996
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状态方程• 压强
• 内能气体压 辐射压 简并压
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ADAF Analytic thin disk (SSD)
Popham, Woosley, & Fryer 1999
M=3Msun,Mdot=1Msun/s,
alpha=0.1
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基本结论• 中微子光度: 3.35x1051ergs/s
• 外区: ADAF
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考虑中微子的光深
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中微子冷却率
状态方程中加入囚禁中微子的贡献
Di Matteo, Perna, & Narayan 2002
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Di Matteo, Perna, & Narayan 2002
光深
f=qadv/q+
时标
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中微子辐射率 中微子 Eddington 光度
Di Matteo, Perna, & Narayan 2002
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含时的演化(径向)
质量和角动量守恒方程
Janiuk, Perna, Di Matteo, & Czerny 2004
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3D 数值计算• 伪牛顿势 (Kerr 时空 )
Artemova-Bjornsson-Novikov 势( Artemova et al 1996 )
• 主要结论:热压使得盘膨胀,中微子不可能光厚,辐射有效(Setiawan, Ruffert, & Janka 2004 ,2005)
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处于 beta 平衡下的 NDAF
Janiuk,Yuan, Perna , & Di Matteo 2005 ,2006
改进的地方:1. β 平衡:
2. 任意温度下的 Fermi-Dirac 统计3. 精确的中微子辐射率
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Yuan 2005, Phys. Rev. D
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存在解析平衡条件的优点:核子非简并:
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Yuan 2005, Phys. Rev. D
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β 平衡条件• 中微子囚禁时严格严格的化学平衡条件:
• 中微子透明时,冷的 npe- 气体近似近似的 平衡条件:
• 中微子透明时,热的 npe-e+ 气体近似近似的 平衡条件:
• 中微子不透明时,热的 npe-e+ 气体近似近似的 平衡条件 :
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状态方程
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电子丰度
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稳衡态条件下的解
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电子丰度
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NDAF 的含时演化
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积分光度
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Local 吸积率
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主要结论• 高吸积率情形下,盘的内区变得不稳定• 不稳定的因素:氦形成和解离• 内激波( Internal Shock )形成的机制?
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谢谢!