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A Possible Kilonova Powered by Magnetic Wind from a Newborn Black Hole
The Astrophysical Journal ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-04-20 , DOI: 10.3847/1538-4357/abe71b
Shuai-Bing Ma 1 , Wei Xie 2 , Bin Liao 1 , Bin-Bin Zhang 3, 4 , Hou-Jun L 5 , Yu Liu 1 , Wei-Hua Lei 1
Affiliation  

The merger of binary neutron stars (NS–NS) as the progenitor of short gamma-ray bursts (GRBs) has been confirmed by the discovery of the association of the gravitational-wave (GW) event GW170817 with GRB 170817A. However, the merger product of binary NS remains an open question. An X-ray plateau followed by a steep decay (“internal plateau”) has been found in some short GRBs, implying that a supramassive magnetar operates as the merger remnant and then collapses into a newborn black hole (BH) at the end of the plateau. X-ray bump or second plateau following the “internal plateau” are considered as the expected signature from the fallback accretion onto this newborn BH through the Blandford–Znajek mechanism (BZ). At the same time, a nearly isotropic wind driven by the Blandford–Payne mechanism (BP) from the newborn BH’s disk can produce a bright kilonova. Therefore, the bright kilonova observation for a short GRB with “internal plateau” (and followed by X-ray bump or second plateau) provides further evidence for this scenario. In this paper, we find that GRB 160821B is a candidate of such a case, and the kilonova emission of GRB 160821B is possibly powered by the BP wind from a newborn BH. Future GW detection of GRB 160821B–like events may provide further support to this scenario, enable us to investigate the properties of the magnetar and the newborn BH, and constrain the equation of state of neutron stars.



中文翻译:

一个可能的 Kilonova 由来自新生黑洞的磁风驱动

引力波 (GW) 事件 GW170817 与 GRB 170817A 关联的发现证实了双中子星 (NS-NS) 合并为短伽马射线暴 (GRB) 的前身。然而,二元 NS 的合并产品仍然是一个悬而未决的问题。在一些短 GRB 中发现了 X 射线平台,然后是陡峭的衰减(“内部平台”),这意味着超大质量磁星作为合并残余运行,然后在合并结束时坍缩成新生黑洞 (BH)。高原。X 射线碰撞或“内部平台”之后的第二个平台被认为是通过布兰德福德-兹纳耶克机制 (BZ) 从后备吸积到这个新生 BH 的预期特征。同时,来自新生 BH 圆盘的由布兰福德-佩恩机制 (BP) 驱动的近乎各向同性的风可以产生明亮的千新星。因此,对具有“内部平台”(随后是 X 射线碰撞或第二平台)的短 GRB 的明亮千新星观测为这种情况提供了进一步的证据。在本文中,我们发现 GRB 160821B 是这种情况的候选者,并且 GRB 160821B 的千新星发射可能是由来自新生 BH 的 BP 风提供动力的。未来对类似 GRB 160821B 事件的 GW 探测可能为这种情况提供进一步支持,使我们能够研究磁星和新生 BH 的特性,并约束中子星的状态方程。对具有“内部平台”的短 GRB 的明亮千新星观测(随后是 X 射线颠簸或第二平台)为这种情况提供了进一步的证据。在本文中,我们发现 GRB 160821B 是这种情况的候选者,并且 GRB 160821B 的千新星发射可能是由来自新生 BH 的 BP 风提供动力的。未来对类似 GRB 160821B 事件的 GW 探测可能会进一步支持这种情况,使我们能够研究磁星和新生 BH 的特性,并约束中子星的状态方程。对具有“内部平台”的短 GRB 的明亮千新星观测(随后是 X 射线颠簸或第二平台)为这种情况提供了进一步的证据。在本文中,我们发现 GRB 160821B 是这种情况的候选者,并且 GRB 160821B 的千新星发射可能是由来自新生 BH 的 BP 风提供动力的。未来对类似 GRB 160821B 事件的 GW 探测可能会进一步支持这种情况,使我们能够研究磁星和新生 BH 的特性,并约束中子星的状态方程。

更新日期:2021-04-20
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