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Gravitational Wave Radiation from Newborn Accreting Magnetars
Research in Astronomy and Astrophysics ( IF 1.8 ) Pub Date : 2023-01-16 , DOI: 10.1088/1674-4527/acaa90
Quan Cheng , Xiao-Ping Zheng , Xi-Long Fan , Xi Huang

The observed electromagnetic radiation from some long and short gamma-ray bursts, and neutron stars (NSs), and the theoretical models proposed to interpret these observations together point to a very interesting but confusing problem, namely, whether fall-back accretion could lead to dipole field decay of newborn NSs. In this paper, we investigate the gravitational wave (GW) radiation of newborn magnetars with a fall-back disk formed in both the core-collapse of massive stars and the merger of binary NSs. We make a comparison of the results obtained with and without fall-back accretion-induced dipole-field decay (FADD) involved. Depending on the fall-back parameters, initial parameters of newborn magnetars, and models used to describe FADD, FADD may indeed occur in newborn magnetars. Because of the low dipole fields caused by FADD, the newborn magnetars will be spun up to higher frequencies and have larger masses in comparison with the non-decay cases. Thus the GW radiation of newborn accreting magnetars would be remarkably enhanced. We propose that observation of GW signals from newborn magnetars using future GW detectors may help to reveal whether FADD could occur in newborn accreting magnetars. Our model is also applied to the discussion of the remnant of GW170817. From the post-merger GW searching results of Advanced LIGO and Advanced Virgo we cannot confirm the remnant is a low-dipole-field long-lived NS. Future detection of GWs from GW170817-like events using more sensitive detectors may help to clarify the FADD puzzle.

中文翻译:

来自新生吸积磁星的引力波辐射

观测到的一些长短伽马射线暴和中子星 (NS) 的电磁辐射,以及为解释这些观测而提出的理论模型共同指出了一个非常有趣但令人困惑的问题,即回落吸积是否会导致新生儿 NS 的偶极场衰减。在这篇论文中,我们研究了新生磁星的引力波 (GW) 辐射,其中在大质量恒星的核心坍缩和双星 NS 的合并中形成了回落盘。我们对涉及和不涉及回退吸积诱导偶极场衰减 (FADD) 的结果进行了比较。根据回退参数、新生磁星的初始参数以及用于描述 FADD 的模型,FADD 可能确实发生在新生磁星中。由于 FADD 引起的低偶极场,与非衰变情况相比,新生的磁星将旋转到更高的频率并且具有更大的质量。因此,新生吸积磁星的 GW 辐射将显着增强。我们建议使用未来的 GW 探测器观察来自新生磁星的 GW 信号可能有助于揭示 FADD 是否会发生在新生磁星中。我们的模型也适用于 GW170817 残骸的讨论。从 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 合并后的引力波搜索结果来看,我们无法确认残余物是低偶极场长寿命 NS。未来使用更灵敏的探测器从类似 GW170817 的事件中检测 GW 可能有助于澄清 FADD 难题。因此,新生吸积磁星的 GW 辐射将显着增强。我们建议使用未来的 GW 探测器观察来自新生磁星的 GW 信号可能有助于揭示 FADD 是否会发生在新生磁星中。我们的模型也适用于 GW170817 残骸的讨论。从 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 合并后的引力波搜索结果来看,我们无法确认残余物是低偶极场长寿命 NS。未来使用更灵敏的探测器从类似 GW170817 的事件中检测 GW 可能有助于澄清 FADD 难题。因此,新生吸积磁星的 GW 辐射将显着增强。我们建议使用未来的 GW 探测器观察来自新生磁星的 GW 信号可能有助于揭示 FADD 是否会发生在新生磁星中。我们的模型也适用于 GW170817 残骸的讨论。从 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 合并后的引力波搜索结果来看,我们无法确认残余物是低偶极场长寿命 NS。未来使用更灵敏的探测器从类似 GW170817 的事件中检测 GW 可能有助于澄清 FADD 难题。我们的模型也适用于 GW170817 残骸的讨论。从 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 合并后的引力波搜索结果来看,我们无法确认残余物是低偶极场长寿命 NS。未来使用更灵敏的探测器从类似 GW170817 的事件中检测 GW 可能有助于澄清 FADD 难题。我们的模型也适用于 GW170817 残骸的讨论。从 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 合并后的引力波搜索结果来看,我们无法确认残余物是低偶极场长寿命 NS。未来使用更灵敏的探测器从类似 GW170817 的事件中检测 GW 可能有助于澄清 FADD 难题。
更新日期:2023-01-16
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