伽玛射线爆的超吸积模型课件

伽玛射线爆的超吸积模型袁业飞中国科学技术大学天体物理中心2005.4.25伽玛射线爆的超吸积模型袁业飞1合作者王建民（IHEP）史集明（USTC）TizianaDiMatteo(CMU)RosalbaPerna(U.Colorado)AgnieszkaJaniuk(Copernicus Astronomical Centre)卢炬甫，顾为民（XMU）林一清（NJU）合作者王建民（IHEP）2伽玛射线爆短爆和长爆（余辉）能源：E1051ergs持续时间：0.1-1000s动力学时标：ms伽玛射线爆短爆和长爆（余辉）3伽玛射线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伽玛射线爆的中心引擎中子星中子星，黑洞中子星并合4伽玛射线爆超吸积模型思想低吸积率：ADAF(RadiationinefficientAF)高吸积率(LEdd)：SSD超Eddington吸积：SlimDisk(RadiationtrappedADAF)超超Eddington吸积：(M/s)：Neutrino-DominatedAccretionFlow（Popham,Woosley,&Fryer1999）或者CDAF伽玛射线爆超吸积模型思想低吸积率：ADAF5NDAF产生的条件高温高密T1010-1011K，106-1013gcm-3中微子冷却机制NDAF产生的条件高温高密6NDAF产生的天体物理环境时标CDAFNDAFt=0.1st=1s中微子光厚Narayan,Piran,&Kumar2001NDAF产生的天体物理环境时标 CDAF 7Narayan,Piran,&Kumar2001CDAFNDAF吸积效率Narayan,Piran,&Kumar 2001 8吸积效率CDAFNDAFNarayan,Piran,&Kumar2001吸积效率 CDAF NDAFNarayan,9NDAF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：NDAFCollapsars: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产生的天体物理环境中子星中子星并合：NDAF10NDAF的基本理论框架动力学方程组（Kerr时空背景）（Gammie&Popham1998;Popham&Gammie1998）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,&Fryer1999NDAF的基本理论框架动力学方程组（Kerr时空背景）Pop11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Qian&Woosley1996中微子冷却机制正负电子对湮灭Qian&Woosley 112状态方程压强内能气体压辐射压简并压状态方程压强气体压辐射压简并压13边界条件外边界(,cs)：Self-similarADAFofNarayan&Yi光滑地穿过两个临界点声速点粘滞点边界条件外边界(,cs)：Self-similar ADA14ADAFAnalyticthindisk(SSD)Popham,Woosley,&Fryer1999M=3Msun,Mdot=1Msun/s,alpha=0.1ADAFAnalytic thin disk(SSD)Po15基本结论中微子光度：3.35x1051ergs/s外区：ADAF基本结论中微子光度：3.35x1051ergs/s16考虑中微子的光深中微子冷却率状态方程中加入囚禁中微子的贡献DiMatteo,Perna,&Narayan2002考虑中微子的光深中微子冷却率状态方程中加入囚禁中微子的贡献D17DiMatteo,Perna,&Narayan2002光深f=qadv/q+时标Di Matteo,Perna,&Narayan 2018中微子辐射率中微子Eddington光度DiMatteo,Perna,&Narayan2002中微子辐射率中微子Eddington光度Di Matteo,19含时的演化（径向）质量和角动量守恒方程Janiuk,Perna,DiMatteo,&Czerny2004含时的演化（径向）质量和角动量守恒方程Janiuk,Per203D数值计算伪牛顿势(Kerr时空)Artemova-Bjornsson-Novikov势（Artemovaetal1996）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,&Janka2004)3D数值计算伪牛顿势(Kerr时空)(Setiawan,R21处于beta平衡下的NDAFJaniuk,DiMatteo,Yuan,&Perna2005处于beta平衡下的NDAFJaniuk,Di Matte22中微子辐射率中微子辐射率23中子化对动力学粘滞的影响粘滞的产生：MRI吸积流中的中子对粘滞无贡献中子化对吸积过程的影响中子化对动力学粘滞的影响粘滞的产生：MRI24对动力学粘滞的影响Shi,Yuan,Wang2005对动力学粘滞的影响Shi,Yuan,Wang 200525中微子光深Shi,Yuan,Wang2005中微子光深Shi,Yuan,Wang 200526从盘上辐射的中微子光度辐射中微子湮灭产生正负电子对的光度Shi,Yuan,Wang2005从盘上辐射的中微子光度辐射中微子湮灭产生正负电子对的光度Sh27