大质量快速旋转恒星的核心坍缩被认为是长持续时间伽马射线暴(GRB)及其相关高能超新星(SNe)的前身。在坍缩后的早期,相对较低的角动量物质会从下落的恒星包层中循环到位于黑洞视界外的吸积盘中,从而产生高吸积率,为伽马射线暴喷流提供动力。在这些小半径的磁盘中平面的温度是足够高的离解核,而从磁盘的流出可以是中子丰富,并可能合成r-过程的核。然而,在稍后的时间,对于高的祖先角动量,恒星包层的外层可以在更大的半径$\gtrsim 10^{7}$ cm处圆化,在那里核反应可以在盘中平面发生(例如~ $^{4}$ $^{16}$ Ne + $γ$)。在这里,我们探讨了核燃烧的影响,通过流体动力学$α$ -粘性环面模拟耦合到一个19-同位素核反应网络,这是为了模仿晚落时代在Eksar演化时,环面的粘性时间已成为可比的信封回落时间的Eksar吸积盘和它们的流出。我们的研究结果解决了几个关键问题,如静态燃烧和吸积与爆轰的条件和产生的$^{56}$镍盘流出,我们表明,这可能有助于显着供电GRB超新星。位于最慢的,最内层的喷出物,后者可以提供必要的放射性加热源,使光谱特征的r-过程元素可见的晚时间GRB-SNe光谱。
英文摘要:
The core collapse of massive, rapidly-rotating stars are thought to be the progenitors of long-duration gamma-ray bursts (GRB) and their associated hyper-energetic supernovae (SNe). At early times after the collapse, relatively low angular momentum material from the infalling stellar envelope will circularize into an accretion disk located just outside the black hole horizon, resulting in high accretion rates necessary to power a GRB jet. Temperatures in the disk midplane at these small radii are sufficiently high to dissociate nuclei, while outflows from the disk can be neutron-rich and may synthesize r-process nuclei. However, at later times, and for high progenitor angular momentum, the outer layers of the stellar envelope can circularize at larger radii $\gtrsim 10^{7}$ cm, where nuclear reaction can take place in the disk midplane ((e.g.~$^{4}$He + $^{16}$O $\rightarrow$ $^{20}$Ne + $γ$).. Here we explore the effects of nuclear burning on collapsar accretion disks and their outflows by means of hydrodynamical $α$-viscosity torus simulations coupled to a 19-isotope nuclear reaction network, which are designed to mimic the late infall epochs in collapsar evolution when the viscous time of the torus has become comparable to the envelope fall-back time. Our results address several key questions, such as the conditions for quiescent burning and accretion versus detonation and the generation of $^{56}$Ni in disk outflows, which we show could contribute significantly to powering GRB supernovae. Being located in the slowest, innermost layers of the ejecta, the latter could provide the radioactive heating source necessary to make the spectral signatures of r-process elements visible in late-time GRB-SNe spectra.
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences (CAS)(中国科学院云南天文台);International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory(超新星国际中心,云南省重点实验室);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Center for Astronomical Mega-Science, Chinese Academy of Sciences(中国科学院天文大科学研究中心)
Neutrino absorption and other physics dependencies in neutrino-cooled black-hole accretion disks
在致密天体合并或碰撞过程中形成的黑洞(BH)吸积盘可能是快速中子俘获(r-)过程的主要场所,但由于中微子转移和角动量输运的复杂性,决定电子分数(Y_e)的条件仍不确定。在讨论了相关的弱相互作用机制后,我们利用一组广泛的模拟研究了中微子吸收对Y_e的影响,包括有两个动量的中微子输运和没有中微子吸收的情况。我们改变了环面质量,BH质量和自旋,并研究了中微子率的静止质量和弱磁性修正的影响。我们还测试的依赖角动量输运处理比较轴对称模型,使用标准的α-粘度与粘性模型假设恒定的粘性长度尺度(l_t)和三维磁流体动力学(MHD)模拟。最后,我们讨论了核合成产额和基本的kilonova性质。我们发现,吸收将Y_e推向环面外部的约0.5,而内部将平衡值Y_e^eq增加约0.05-0.2。相应地,大量的喷出物部分被推到Y_e=0.25以上,导致镧系元素部分减少,并且比没有吸收的情况下更亮、更早和更蓝的千诺瓦。具有较高中微子光学深度τ的更紧凑的环面倾向于具有较低的Y_e^eq,直到τ ~1-10,高于τ的吸收变得足够强以逆转这种趋势。当采用l_t=恒定粘度(MHD处理)时,盘状喷出物的中子丰度较低(较高)。在我们的MHD模型中发现的类似太阳的丰度模式勉强支持了磁星盘是主要的r-过程场所,尽管强r-过程可能仅限于高质量下落速率的阶段,Mdot>~ 2 x 10^(-2)Msun/s。
The supersoft X-ray transient ASASSN-16oh as a thermonuclear runaway without mass ejection
Maccarone等人(2019年)将超软X射线和光学瞬态ASASSN-16 oh解释为由大质量白矮星上的吸积事件引起的,类似于矮新星超级爆发。这些作者认为,超软X射线光谱的起源与壳层核燃烧加热的大气不同,因为没有物质被喷射出来。相反,我们发现事件的时间尺度和其他特征是典型的非质量喷射热核逃逸,正如Shara等人(1977)和Yaron等人(2005)的新星模型的广泛网格所预测的那样。我们认为,低X射线和辐射热光度的核燃烧模型的预测相比,是由于光学厚的吸积盘,隐藏了大部分的白矮星表面。如果是这样的话,我们计算的光学瞬态可以解释为一个非喷射热核事件的WD $\simeq$ 1.1 M $_\odot$吸积率为$\simeq3.5{-}5{\times}10^{-7}$ M $_\odot$年$^{-1}$。我们的预测应该证明瞬态事件的性质是由于热核燃烧或吸积;观测证据应在未来几年内获得,因为一个新的爆发应该发生在事件的$\simeq$ 10-15年。