伽玛射线暴的黑洞中微子主导吸积流的含时演化

It is generally believed that the progenitors of gamma-ray bursts (GRBs) are the mergers of two compact objects (a black hole and a neutron star or two neutron stars) or collapsars of massive stars. In these systems, a rotating stellar-mass black hole surrounded by a neutrino-dominated accretion flow (NDAF) would result. The neutrino radiation is the main cooling mechanism of NDAF and the neutrino annihilation can power GRBs. High mass accretion rate causes the severe evolution of the black hole. In this project, we will focus on the NDAF model. The main contents include that (1) we will study the time evolution of the NDAF without large-scale magnetic field or with different structural magnetic field to analyze its stabilities and calculate its neutrino annihilation luminosity, and discuss the co-evolution of the black hole and NDAF to understand the effects of the mass and spin of the black hole on the components, structure and radiation of the NDAF; (2) self-gravitation and convection will be considered in the NDAF model to discuss its stabilities; (3) the results on the components, structure, radiation, and stabilities of the NDAF will be applied to explain the observations, which are related to the central engine of GRBs.

通常认为伽玛射线暴起源于双致密天体（黑洞与中子星或双中子星）并合或大质量恒星塌缩。无论何种起源，都可能形成围绕恒星级转动黑洞的中微子主导吸积流。该吸积盘以中微子辐射为主要的冷却机制，通过中微子湮灭为伽玛射线暴提供能量，其高吸积率决定了中心黑洞的剧烈演化。本项目针对中微子主导吸积流模型展开研究，内容主要包括：（1）探讨无大尺度磁场和不同磁场构形下，中微子主导吸积流的含时演化，分析其稳定性，计算中微子湮灭光度，并尝试讨论黑洞与吸积盘的共同演化问题，明确黑洞的质量和自旋对吸积盘的组分、结构和辐射等性质的影响；（2）进一步分析自引力和对流等因素对中微子主导吸积流稳定性的影响；（3）在拓展和加深理论研究工作的同时，将中微子主导吸积流模型的组分、结构、辐射和稳定性等结论应用于一系列与伽玛射线暴中心引擎相关的观测中。

通常认为伽玛射线暴起源于双致密天体（黑洞与中子星或双中子星）并合或大质量恒星塌缩。无论何种起源，都可能形成围绕恒星级转动黑洞的中微子主导吸积流。该吸积盘以中微子辐射为主要的冷却机制，通过中微子湮灭为伽玛射线暴提供能量，其高吸积率决定了中心黑洞的剧烈演化。本项目针对中微子主导吸积流模型展开理论和观测方面的研究。我们研究了中微子主导吸积流的含时演化，并讨论了黑洞与吸积盘的共同演化问题，明确黑洞的质量和自旋对吸积盘的组分、结构和辐射等性质的影响，并与观测进行对比；我们还进一步分析自引力和对流等因素对中微子主导吸积流的影响；此外，我们积极拓展研究方向，在快速射电暴（FRB）、引力波及其电磁对应体、伽玛射线暴前身星、超新星爆发、天体核合成等方面取得了一系列研究进展。.在项目执行期间，共发表学术论文34篇，其中SCI论文33篇，中文核心期刊1篇；32篇发表在ApJ、ApJL、ApJS、MNRAS和PRD等天文和物理权威期刊上。中英文综述各1篇。研究成果获得了国内外同行的广泛关注。2018年，项目负责人获得国家自然科学基金优秀青年基金资助。