短暴的致密星并合模型新进展

伽玛暴(Gamma-Ray Burst, 简称伽玛暴, 缩写为GRB)是人们观测到的最为极端相对论性的天体源之一,是来自宇宙空间的伽玛射线波段的瞬时增亮现象。按持续时间可分为长、短两类。双致密星并合模型作为短暴的起源已有30多年的研究历史。自2010开始SWIFT卫星在短暴中观测到主暴之后的X射线平台相,持续时间约300秒,随即极速衰减(如图1)。此观测目前还没有合理的理论模型来解释。

强磁场超重致密星被认为是一种可能的中心引擎模型。我们严格求解广义相对论下快速转动致密星结构方程,基于SWIFT卫星2005/01至2015/10期间21个具有平台的短暴样本,计入引力波辐射的能耗,通过模拟全部三个观测量(爆发时标,光度,电磁辐射能),得到了对星体椭率、初始自转、表面磁场的自洽描述(如表格1)。特别地,我们采用了最新发展的中子星统一物态方程,消除了以前模型计算中“拼接”带来的不确定,使物理结论更加明确;而且通过与夸克星计算结果的对比发现(如图2):这种X波段平台,很可能是双星并合产生一个夸克星的信号,双星并合有可能是强子-夸克退禁闭相变发生的宇宙环境之一。该工作发表在国际权威物理期刊美国物理学会Physical Review D上,详见《Internal x-ray plateau in short GRBs: Signature of supramassive fast-rotating quark stars?》,Phys. Rev. D 94,083010 (2016)

此研究工作第一兼通讯作者是厦门大学李昂副教授,合作者有美国内华达大学张冰教授(共同通讯作者)、山东大学威海分校张乃波博士和亓斌副教授、北京师范大学高鹤副教授以及厦大刘彤教授。

 

    

图1:模型示意图;                                                                                                       图2:中子星模型(BSk20,BSk21,Shen)和夸克星模型
                                                                                                                                   (CIDD,CDDM1,CDDM2)理论结果与观测数据的比较

                                                                                   表格1:模拟得到的致密星体结构参数