Kilonova-Lichtkurven aus den Windausströmungen der Akkretionsscheiben von Kompaktobjekt-Verschmelzungen

Wir untersuchen die radioaktiv betriebenen Transienten, die durch Akkretionsscheibenwinde nach einer Verschmelzung von Kompaktobjekten erzeugt werden. Basierend auf den Ausströmungen, die in zweidimensionalen hydrodynamischen Scheibenmodellen gefunden wurden, verwenden wir wellenlängenabhängige Strahlungsübertragungsberechnungen, um synthetische Lichtkurven und Spektren zu erzeugen. Wir zeigen, dass die resultierenden Kilonova-Transienten im Allgemeinen sowohl optische als auch Infrarotemission produzieren, wobei die Helligkeit und Farbe Informationen über die Physik der Verschmelzung enthalten. In den Regionen des Winds, die hoher Neutrino-Bestrahlung ausgesetzt sind, könnte die r-Prozess-Nukleosynthese vor der Produktion von hochopaken, komplexen Ionen (den Lanthanoiden) zum Stillstand kommen. Die Kilonova-Lichtkurven haben daher typischerweise zwei deutliche Komponenten: einen kurzen (2 d) blauen optischen Transienten, der in den äußeren, lanthanidfreien Ejekta erzeugt wird, und einen längeren (10 d) Infrarot-Transienten, der in der inneren, lanthanid-bedeckten Region produziert wird. Verschmelzungen, die einen langlebigeren Neutronenstern oder ein schneller rotierendes schwarzes Loch erzeugen, haben eine stärkere Neutrino-Bestrahlung, erzeugen mehr lanthanidfreie Ejekta und sind optisch heller und blauer. In allen Scheibenwindmodellen wird mindestens eine gewisse optische Emission erzeugt, was die Detektierbarkeit elektromagnetischer Gegenstücke zu Gravitationswellensourcen erhöhen sollte. Die Anwesenheit selbst einer kleinen Menge (10 -4 M ) von überlagernden, neutronenreichen dynamischen Ejekta wird jedoch als 'Lanthanoidvorhang' wirken, der die optische Windemission aus bestimmten Blickwinkeln obscuriert. Da die Scheibenströme moderate Geschwindigkeiten (10 000 km s -1 ) aufweisen, sind zahlreiche aufgelöste Linienmerkmale in den Spektren erkennbar, die Scheibenwinde von schnellbewegten dynamischen Ejekta unterscheiden und ein potenzielles Diagnosemittel für die detaillierte Zusammensetzung von frisch produzierten r-Prozess-Material bieten.