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引力波-伽马射线暴成协的延迟时间

已有 474 次阅读 2019-7-10 11:21 |系统分类:科研笔记

引力波-伽马射线暴成协的延迟时间



第一例中子星-中子星(NS-NS)并合的引力波(GW)事件GW170817之后伴随着短伽马射线暴GRB 170817A。该短暴在并合后约1.7秒触发Fermi卫星的GBM探测器并持续了约2秒时间。更早些时候,Fermi GBM团队声称在第一例黑洞-黑洞(BH-BH)并合事件GW150914后发现了一个有争议的伽马射线信号GW150914-GBM,该信号与并合的延迟时间约为0.4秒。LIGO/Virgo引力波探测器的第三轮联合观测于201941日开始并将持续一年。人们非常期待着能够探测到更多的引力波-伽马暴(GW-GRB)成协事件。最有可能的成协源是NS-NS并合和一些中子星-黑洞(NS-BH)并合与短暴成协的事件。在某些条件下,产生长伽马射线暴(长暴)的大质量恒星星核坍缩事件可能产生足够强的GW信号,因此在运气非常好的情况下这些恒星坍缩产生的引力波暴(GWB)和长暴成协事件也可能被观测到。

 

内华达大学物理与天文系张冰教授在最近发表于Frontiers of Physics的文章“The delay time of gravitational wave - gamma-ray burst associations中系统论述了关于引力波-伽马暴延迟时间Δt的天体物理起源。他把Δt分解为三项,即产生相对论喷流的时间Δt_jet,喷流从暴周物质中穿出时间Δt_bo,以及喷流到伽马暴辐射区的传播时间Δt_GRB。通过对各种短暴和长暴中心能源模型的分析,作者预测了致密双星并合-短暴(CBC-sGRB)成协和引力波暴-长暴(GWB-lGRB)成协的时间延迟范围,并利用该理论对GW170817/GRB 170817AGW150914/GRB 150914-GBM成协事例做出了合理解释。文中的主要结论是:致密双星并合-短暴(CBC-sGRB)成协的时间延迟应该在秒的量级, 而引力波暴-长暴(GWB-lGRB)成协的时间延迟应该至少在10秒以上,可达几分钟甚至几小时。另外从延迟时间Δt和短暴的持续时间之间的关系人们可以判断Δt的主要来源。如果二者存在正相关,Δt主要应来源于Δt_GRB。如果二者是独立的关系,很可能Δt主要来源于Δt_jet。未来的观测可以验证这两种可能性,从而揭示这些引力波源中伽马暴喷流的产生机制。




全文下载:

Bing Zhang, The delay time of gravitational wave – gamma-ray burst associationsFront. Phys. 14(6), 64402 (2019)



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