천문·천체물리
블랙홀 스핀이 붕괴성 제트 돌파를 가른다: 질식형과 성공형의 임계값 규명
연구진은 PLUTO 코드를 이용한 2D 축대칭 RHD 시뮬레이션으로 커(Kerr) 블랙홀이 구동하는 강착 기반 제트를 모사해, 장주기 감마선 폭발(LGRB)의 제트가 항성 외피를 뚫고 나오는 조건을 조사했다. 볼프-레이에(WR) 별 10 M⊙와 25 M⊙에 각각 대응하는 블랙홀 질량 4 M⊙, 5 M⊙ 모델을 사용했으며, 제트 출력은 10^48~10^52 erg/s 범위에서 탐색했다. 그 결과 스핀 a ≤ 0.001에서는 제트가 질식되고 a > 0.001에서는 성공적으로 돌파하는 임계 스핀값이 확인됐다. 돌파 시각은 제트 광도와 스핀에 따라 뉴턴적(a ≲ 0.03), 상대론적(a ≳ 0.3), 중간 영역의 세 가지로 나뉘었고, 돌파 시 제트 헤드 속도는 고스핀에서 β_h ≳ 0.8, 저스핀에서 β_h ~ 0.35~0.8로 이분화됐다. 뉴턴 영역에서는 t_B ∝ L_jet^(-0.48)로 해석적 예측보다 가파른 의존성이 나타났다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)