处于β平衡条件下中微子主导吸积流的含时演化.ppt

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 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 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 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 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！ 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: 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 状态方程 压强 内能 基本结论 中微子光度：3.35x1051ergs/s 外区：ADAF 考虑中微子的光深 含时的演化（径向） 质量和角动量守恒方程 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 处于beta平衡下的NDAF 改进的地方： β平衡： 任意温度下的Fermi-Dirac统计 精确的中微子辐射率 β平衡条件 中微子囚禁时严格的化学平衡条件： 中微子透明时，冷的npe-气体近似的? 平衡条件： 中微子透明时，热的npe-e+气体近似的? 平衡条件： 中微子不透明时，热的npe-e+气体近似的? 平衡条件 ： 状态方程 电子丰度 稳衡态条件下的解 NDAF的含时演化 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？ * * 合作者： Agnieszka?Janiuk?(Copernicus Astronomical Centre ) Rosalba Perna (U. Colorado) Tiziana Di Matteo (CMU) 火球 Narayan, Piran, Kumar 2001 Popham, Woosley, Fryer 1999 Qian Woosley 1996 气体压 辐射压 简并压 ADAF Analytic thin disk (SSD) Popham, Woosley, Fryer 1999 M=3Msun,Mdot=1Msun/s, alpha=0.1 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 Di Matteo, Perna, Narayan 2002 光深 f=qadv/q+ 时标 中微子辐射率 中微子Eddington光度 Di Matteo, Perna, Narayan 2002 Janiuk, Perna, Di Matteo, Czerny 2004 (Setiawan, Ruffert, Janka 2004，2005) Janiuk,Yuan, Perna， Di Matteo 2005，2006 Yuan 2005, Phys. Rev. D 存在解析?平衡条件的优点： 核子非简并： 另外： Yuan 2005, Phys. Rev. D 电子丰度 积分光度 Local吸积率