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顾为民 刘 彤 卢炬甫 厦门大学理论物理与天体物理研究所（ ITPA ） ApJ Letters (accepted) 2006 Astro-ph0604370

NEUTRINO-DOMINATED ACCRETION MODELS FOR GAMMA-RAY BURSTS: EFFECTS OF GENERAL RELATIVITY AND NEUTRINO OPACITY. 顾为民 刘 彤 卢炬甫 厦门大学理论物理与天体物理研究所（ ITPA ） ApJ Letters (accepted) 2006 Astro-ph0604370. 提 纲. 伽玛射线暴 中心引擎 —— 中微子主导吸积流模型（ NDAF ） Popham,Di Matteo 等人的工作 我们的理论模型 后续工作介绍.

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顾为民 刘 彤 卢炬甫 厦门大学理论物理与天体物理研究所（ ITPA ） ApJ Letters (accepted) 2006 Astro-ph0604370

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  1. NEUTRINO-DOMINATED ACCRETION MODELS FOR GAMMA-RAY BURSTS: EFFECTS OF GENERAL RELATIVITY AND NEUTRINO OPACITY 顾为民 刘 彤 卢炬甫 厦门大学理论物理与天体物理研究所（ITPA） ApJ Letters (accepted) 2006 Astro-ph0604370

  2. 提 纲 • 伽玛射线暴 • 中心引擎——中微子主导吸积流模型（NDAF） • Popham,Di Matteo等人的工作 • 我们的理论模型 • 后续工作介绍

  3. 伽玛射线暴 • 能量：≥1050 ergs • 持续时间：0.1-1000s • 短暴和长暴：2s为分界点

  4. 火球－激波模型 取自Piran (2005)之Fig.1

  5. 伽玛射线暴与黑洞吸积 • 两个特征时标 能量脉冲变化1ms 暴的总持续时间：长暴50s，短暴0.2s 与黑洞吸积过程中的径向运动时标（粘滞时标）和转动时标相对应

  6. 长暴和短暴 • 长暴：大质量恒星的塌缩 • 短暴：中子星双星的并合或者 中子星－黑洞双星的并合

  7. 短暴能量机制 • 中微子湮灭 • 强磁场提取转动能

  8. 取自Rosswog et al. (2003)之Fig.1 (a)

  9. 取自Rosswog et al. (2003)之Fig.1 (b)

  10. 黑洞超吸积 大量中微子 正负电子对 伽玛光子火球

  11. 中心引擎——中微子主导吸积流模型 • 中微子主导吸积流Neutrino-dominated accretion flows (NDAFs) • Popham, Woosley & Fryer, 1999, ApJ, 518, 356 (PWF99) • Di Matteo, Perna & Narayan, 2002, ApJ, 579, 706 (DPN02)

  12. PWF的工作 • 首先明确给出NDAF的概念，并在广义相对论基础上计算了跨声速的整体解，得到的光度足以达到GRB的要求。但是，他们事先假定了中微子光深是薄的，这样得到的光度，尤其对于高吸积率并不完全可信（ Popham等人自己的观点）。

  13. DPN的工作 • Di Matteo等人批评了Popham等人的工作，仔细考虑了中微子的光深，给出了桥梁公式，但是却退回到牛顿势（这对于黑洞附近是不恰当的）计算代数解（局部解），也正如此，计算得到的中微子光深太大，再扣除中微子光深大于2/3部分的贡献，致使他们得到NDAF无法达到GRB所要求的能量。

  14. 我们的工作 • 1、考虑中微子的光深 • 2、考虑广义相对论效应 • PW势 • Kepler转动 • 径向速度

  15. 中微子辐射机制 • 正负电子对的湮灭 • 电子和正电子被核子俘获（URCA） • 核子-核子轫致散射 • 等离子体衰变成中微子

  16. 我们的工作 • 压强关系 这里是把简并压项加进去，是种近似

  17. 我们的工作 • 冷却机制 并且有

  18. 中微子的湮灭 取自Rosswog et al. (2003)之Fig.3

  19. 结果1、相对论效应(1) • 考虑中心黑洞质量为3 ，吸积率为1 • 点线：牛顿势，J＝0 • 虚线：牛顿势， J＝1.2cRg • 实线：PW势， J＝1.8cRg（三倍引力半径处的Kepler角动量）

  20. 结果1、相对论效应(2) • 考虑中心黑洞质量为3 • 点线：牛顿势，J＝0，明显超出Schwarzschild黑 洞的效率,是非物理的。 • 虚线：牛顿势， J＝1.2cRg • 实线：PW势， J＝1.8cRg

  21. 结果2、湮 灭 光 度 • 空心点：Popham等人关于中微子光度结果 • 实心点：Popham等人关于中微子湮灭光度结果（三角代表光度上限） • 虚线：我们得到的中微子光度 • 实线：我们得到的中微子湮灭光度 • 点线：我们按照Di Matteo等人的方法得到的中微子湮灭光度（在低吸积率时同样是光薄，牛顿势比PW势计算光度大，在高吸积率时牛顿势使得吸积盘对于中微子是光厚的，而且扣除光深大于2/3）

  22. 三、能 量 径 移 DPN认为径移能量是和光学厚度相关的，而与几何厚度无关。当中微子光深大于2/3时，径移能量占主导地位。

  23. 三、能 量 径 移 • 考虑中心 黑洞质量为3 ，吸积率为5

  24. 结 论 • 研究中微子主导吸积流必须考虑广义相对论效应。采用牛顿势会有很大的误差，例如光深以及湮灭前的光度； • 中微子光厚区域的贡献是不能被忽略的。考虑这部分贡献，NDAF模型足以提供伽玛暴所需能量； • 在NDAF中，能量径移因子仍然是与几何厚度相关，而不是由中微子光深决定的。

  25. 后续的工作 • 考虑电子丰度和电子简并改进的局部解 • 考虑中心黑洞的转动 • 相对论下的整体解

  26. 谢 谢！

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