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『读文献』(六)小黑洞导致中子星塌缩形成伽玛暴火球

已有 5163 次阅读 2010-3-19 15:53 |个人分类:读书|系统分类:科研笔记| 伽玛暴, 中子星, 火球, 原初黑洞

现在大家对伽玛暴已经有一些共识了。最初由它们在天空中均匀分布的特性就可以推断它们来自宇宙深处,而余辉的观测证实了这一点。而“透明性”(伽玛光子会和背景辐射光子相互作用,产生正负电子对)要求伽玛暴的红移应该小于100。现在一般认为伽玛暴中的长暴是由于大质量恒星核塌缩产生的,并且已经观测到了几个和超新星成协的伽玛暴。而短暴被认为是由于致密天体(例如两颗中子星)的并合产生的。

虽然伽玛暴的模型已经比较完善,但还是有一些问题。现在的伽玛暴模型多注重火球形成以后的各种激波和辐射的过程,而对应火球本身的探讨不多。这和火球本身难以观测有一定关系。火球模型待解决的一个最显著的问题就是如何避免喷流的重子污染。因为伽玛暴喷流的尺度很小,光子密度很高,为了使伽玛光子可以传播,要求喷流有很高的洛伦兹因子,如果喷流中有很多重子,那么就很难理解喷流是如何被加速的。

有很多种模型致力于束缚重子,避免重子流入到喷流中。Derishev,Kocharovsky和Kocharovsky(1998)讨论了由原初黑洞引发的中子星塌缩形成伽玛暴火球的模型。在这种模型中,爆发的时候在中子星表面会形成一个压力反转层,
中微子可以穿过这个区域,湮灭形成正负电子对,而重子则被这个指向中心的压力束缚,只有很少的重子流入到喷流中去。

这个模型要求在中子星的中心有一个小黑洞吸积中子星的物质,产生中微子。一颗中子星如何捕获一个小黑洞是一个
有趣的问题,直接捕获几乎是不可能的,中子星的物质虽然致密,但是和一个质量$10^{15}g$的小黑洞的“有效密度”相比,差了很多量级,在小黑洞看来就像“星际介质”一样。即使一个小黑洞和中子星发生碰撞,结果也只会是小黑洞穿中子星而过,几乎不会有任何影响。Derishev,Kocharovsky和Kocharovsky(1998)提出一种有趣的机制,小黑洞在分子云形成的时候就在分子云中作圆周运动,注意到圆周运动的半径$R$正比于$\rho^{-1/4}$,而从分子云形成恒星密度会增加很多倍,因此最终小黑洞作圆周运动的半径会比较小,考虑到小黑洞绕中子星转动会有引力辐射损失能量,小黑洞最终是有可能被捕获的。

这个模型虽然有趣,但是可能还是有一些问题,一个明显的问题是这个模型能不能给出一长一短两类伽玛暴。



begin{thebibliography}{}

   bibitem{derishev1998} Derishev E. V., Kocharovsky V. V., Kocharovsky Vl. V.
      1998 R&QE, 41, 7

end{thebibliography}

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1 王铮

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