“Super-kilonovae” from Massive Collapsars as Signatures of Black Hole Birth in the Pair-instability Mass Gap
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The core collapse of rapidly rotating massive ∼ 10 M ⊙ stars (“collapsars”), and the resulting formation of hyperaccreting black holes, comprise a leading model for the central engines of long-duration gamma-ray bursts (GRBs) and promising sources of r -process nucleosynthesis. Here, we explore the signatures of collapsars from progenitors with helium cores ≳ 130 M ⊙ above the pair-instability mass gap. While the rapid collapse to a black hole likely precludes prompt explosions in these systems, we demonstrate that disk outflows can generate a large quantity (up to ≳ 50 M ⊙ ) of ejecta, comprised of ≳ 5–10 M ⊙ in r -process elements and ∼ 0.1–1 M ⊙ of 56 Ni, expanding at velocities ∼0.1 c. Radioactive heating of the disk wind ejecta powers an optical/IR transient, with a characteristic luminosity ∼ 10 42 erg s −1 and a spectral peak in the near-IR (due to the high optical/UV opacities of lanthanide elements), similar to kilonovae from neutron star mergers, but with longer durations ≳1 month. These “super-kilonovae” (superKNe) herald the birth of massive black holes ≳ 60 M ⊙ , which—as a result of disk wind mass loss—can populate the pair-instability mass gap “from above,” and could potentially create the binary components of GW190521. SuperKNe could be discovered via wide-field surveys, such as those planned with the Roman Space Telescope, or via late-time IR follow-up observations of extremely energetic GRBs. Multiband gravitational waves of ∼ 0.1–50 Hz from nonaxisymmetric instabilities in self-gravitating massive collapsar disks are potentially detectable by proposed observatories out to hundreds of Mpc; in contrast to the “chirp” from binary mergers, the collapsar gravitational-wave signal decreases in frequency as the disk radius grows (“sad trombone”).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».