伽瑪射線爆的超吸積模型課件

伽瑪射線爆的超吸積模型袁業(yè)飛中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天體物理中心2005.4.25伽瑪射線爆的超吸積模型袁業(yè)飛1合作者王建民（IHEP）史集明（USTC）TizianaDiMatteo(CMU)RosalbaPerna(U.Colorado)Agnieszka

Janiuk

(CopernicusAstronomicalCentre)盧炬甫，顧為民（XMU）林一清（NJU）合作者王建民（IHEP）2伽瑪射線爆短爆和長(zhǎng)爆（余輝）能源：E～1051ergs持續(xù)時(shí)間：0.1-1000s動(dòng)力學(xué)時(shí)標(biāo)：ms伽瑪射線爆短爆和長(zhǎng)爆（余輝）3伽瑪射線爆的中心引擎中子星－中子星，黑洞－中子星并合Eichleretal1989;Paczynski1991;Narayanetal1992Collapsar模型Woosley1993;Paczynski1998;MacFadyen&Woosley1999;MacFadyen&Woosley&Heger2001伽瑪射線爆的中心引擎中子星－中子星，黑洞－中子星并合4伽瑪射線爆超吸積模型思想低吸積率：ADAF(RadiationinefficientAF)高吸積率(~LEdd)：SSD超Eddington吸積：SlimDisk(RadiationtrappedADAF)超超Eddington吸積：(~M⊙/s)：Neutrino-DominatedAccretionFlow（Popham,Woosley,&Fryer1999）或者CDAF伽瑪射線爆超吸積模型思想低吸積率：ADAF5NDAF產(chǎn)生的條件高溫高密T～1010-1011K，ρ～106-1013gcm-3中微子冷卻機(jī)制NDAF產(chǎn)生的條件高溫高密6NDAF產(chǎn)生的天體物理環(huán)境時(shí)標(biāo)CDAFNDAFt=0.1st=1s中微子光厚Narayan,Piran,&Kumar2001NDAF產(chǎn)生的天體物理環(huán)境時(shí)標(biāo)CDAF7Narayan,Piran,&Kumar2001CDAFNDAF吸積效率Narayan,Piran,&Kumar20018吸積效率CDAFNDAFNarayan,Piran,&Kumar2001吸積效率CDAFNDAFNarayan,9NDAF產(chǎn)生的天體物理環(huán)境中子星－中子星并合：NDAF中子星－黑洞并合：NDAFCollapsars:NDAF三者都要求并合后形成的黑洞質(zhì)量小于10M⊙黑洞－白矮星并合：CDAF黑洞－氦核并合：CDAF兩者的外半徑太大！NDAF產(chǎn)生的天體物理環(huán)境中子星－中子星并合：NDAF10NDAF的基本理論框架動(dòng)力學(xué)方程組（Kerr時(shí)空背景）（Gammie&Popham1998;Popham&Gammie1998）連續(xù)性方程:氣體能量方程：徑向方程:角動(dòng)量守恒方程:垂向平衡方程:Popham,Woosley,&Fryer1999NDAF的基本理論框架動(dòng)力學(xué)方程組（Kerr時(shí)空背景）Pop11中微子冷卻機(jī)制正負(fù)電子對(duì)湮滅核子俘獲(URCA過(guò)程)光解離氦核Qian&Woosley1996中微子冷卻機(jī)制正負(fù)電子對(duì)湮滅Qian&Woosley112狀態(tài)方程壓強(qiáng)內(nèi)能氣體壓輻射壓簡(jiǎn)并壓狀態(tài)方程壓強(qiáng)氣體壓輻射壓簡(jiǎn)并壓13邊界條件外邊界(,cs)：Self-similarADAFofNarayan&Yi光滑地穿過(guò)兩個(gè)臨界點(diǎn)聲速點(diǎn)粘滯點(diǎn)邊界條件外邊界(,cs)：Self-similarADA14ADAFAnalyticthindisk(SSD)Popham,Woosley,&Fryer1999M=3Msun,Mdot=1Msun/s,alpha=0.1ADAFAnalyticthindisk(SSD)Po15基本結(jié)論中微子光度：3.35x1051ergs/s外區(qū)：ADAF基本結(jié)論中微子光度：3.35x1051ergs/s16考慮中微子的光深中微子冷卻率狀態(tài)方程中加入囚禁中微子的貢獻(xiàn)DiMatteo,Perna,&Narayan2002考慮中微子的光深中微子冷卻率狀態(tài)方程中加入囚禁中微子的貢獻(xiàn)D17DiMatteo,Perna,&Narayan2002光深f=qadv/q+時(shí)標(biāo)DiMatteo,Perna,&Narayan2018中微子輻射率中微子Eddington光度DiMatteo,Perna,&Narayan2002中微子輻射率中微子Eddington光度DiMatteo,19含時(shí)的演化（徑向）質(zhì)量和角動(dòng)量守恒方程Janiuk,Perna,DiMatteo,&Czerny2004含時(shí)的演化（徑向）質(zhì)量和角動(dòng)量守恒方程Janiuk,Per203D數(shù)值計(jì)算偽牛頓勢(shì)(Kerr時(shí)空)Artemova-Bjornsson-Novikov勢(shì)（Artemovaetal1996）主要結(jié)論：熱壓使得盤(pán)膨脹，中微子不可能光厚，輻射有效(Setiawan,Ruffert,&Janka2004)3D數(shù)值計(jì)算偽牛頓勢(shì)(Kerr時(shí)空)(Setiawan,R21處于beta平衡下的NDAFJaniuk,DiMatteo,Yuan,&Perna2005處于beta平衡下的NDAFJaniuk,DiMatte22中微子輻射率中微子輻射率23中子化對(duì)動(dòng)力學(xué)粘滯的影響粘滯的產(chǎn)生：MRI吸積流中的中子對(duì)粘滯無(wú)貢獻(xiàn)中子化對(duì)吸積過(guò)程的影響中子化對(duì)動(dòng)力學(xué)粘滯的影響粘滯的產(chǎn)生：MRI24對(duì)動(dòng)力學(xué)粘滯的影響Shi,Yuan,Wang2005對(duì)動(dòng)力學(xué)粘滯的影響Shi,Yuan,Wang200525