MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017165020
■00520250211153114
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384462231
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31693894
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a520
■1001  ▼aPrasanna,  Tejas.
■24510▼aMulti-Dimensional  Models  of  Proto-Magnetar  Winds:  Spindown,  Nucleosynthesis,  and  Gamma-Ray  Bursts
■260    ▼a[Sl]▼bThe  Ohio  State  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a260  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Thompson,  Todd  A.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Ohio  State  University,  2024.
■520    ▼aIn  the  seconds  following  their  formation  in  core-collapse  supernovae,  'proto'-neutron  stars  (PNSs)  drive  neutrino-heated  magneto-centrifugal  winds.  The  neutrino-driven  wind  phase  during  the  cooling  of  the  PNS  lasts  ∼  1−100  s.  We  construct  unprecedentedly  realistic  models  of  the  PNS  cooling  phase  using  two-dimensional  axisymmetric  magnetohydrodynamic  simulations.  We  include  the  effects  of  neutrino  heating  and  cooling,  employ  a  general  equation  of  state,  consider  strong  magnetic  fields  along  with  a  dynamic  PNS  magnetosphere,  and  include  the  effects  of  PNS  rotation.We  show  that  relatively  slowly  rotating  magnetars  (strongly  magnetized  PNSs)  with  initial  spin  periods  P⋆0  ≳  100  ms  spin  down  rapidly  during  the  cooling  epoch.  For  polar  magnetic  field  strengths  B0  ≳  1015  G,  we  show  that  the  spindown  timescale  is  of  the  order  seconds  in  early  phases.  We  show  that  magnetars  with  mass  M  born  with  B0  greater  than  ≃  1.3  x  1015  G  (P⋆0/400  ms)−1.4(M/1.4  M⊙)2.2  spin  down  to  periods    1  s  in  just  the  first  few  seconds  of  evolution.  We  discuss  the  implications  for  observed  magnetars,  including  the  discrepancy  between  their  characteristic  ages  and  supernova  remnant  ages.On  the  other  hand,  we  show  that  rapidly  rotating  magnetars  with  initial  spin  periods  P⋆0  ≲  4  ms  and  B0  ≳  1015G  can  release  1050  −  5  x  1051  ergs  of  energy  during  the  first  ∼  2  s  of  the  cooling  phase.  Based  on  this  result,  it  is  plausible  that  sustained  energy  injection  by  magnetars  through  the  relativistic  wind  phase  can  power  gamma-ray  bursts  (GRBs).  We  also  show  that  magnetars  with  moderate  field  strengths  of  B0  ≲  5  x  1014G  do  not  release  a  large  fraction  of  their  rotational  kinetic  energy  during  the  cooling  phase  and  hence,  are  not  likely  to  power  GRBs.  We  hypothesize  that  moderate  field  strength  magnetars  can  be  central  engines  of  superluminous  supernovae.We  also  focus  on  the  prospects  for  detecting  PNS  rotation  and  potential  spindown  using  supernova  neutrinos.  Provided  that  there  are  neutrino  emission  'hot-spots'  or  'cold-spots'  on  the  surface  of  the  rotating  PNS,  we  can  expect  a  periodic  modulation  in  the  number  of  neutrinos  observable  by  detectors.  We  propose  a  modified  Discrete  Fourier  Transform  (DFT)  technique  with  three  frequency  parameters  to  detect  spindown.  Due  to  lack  of  neutrino  data  from  a  nearby  supernova  except  the  ∼  20  neutrinos  detected  from  SN1987A,  we  use  toy  models  to  generate  neutrino  arrival  times.  We  use  the  false  alarm  rate  (FAR)  to  quantify  the  significance  of  the  Fourier  power  spectrum  peaks.  We  show  that  PNS  rotation  and  spindown  are  detected  with  FAR    2%  (2σ)  for  periodic  signal  content  M  ≳  13  −  15%  if  5  x  103  neutrinos  are  detected  in  ∼  3  s  and  with  FAR    1%  for  M  ≥  5%  if  5  x  104  neutrinos  are  detected  in  ∼  3  s.Finally,  we  focus  on  heavy  element  nucleosynthesis  in  magnetar  winds.  We  show  that  high  entropy  material  is  quasi-periodically  ejected  from  the  closed  zone  of  the  PNS  magnetosphere  with  the  required  thermodynamic  conditions  to  produce  heavy  elements.  We  show  for  the  first  time  that  the  PNS  rotation  rate  significantly  affects  the  thermodynamic  conditions  of  the  wind.  We  show  that  maximum  entropy  S  of  the  material  ejected  depends  systematically  on  the  magnetar  spin  period  P⋆  and  scales  as  S  ∝  P−5/6⋆  for  sufficiently  rapid  rotation.  We  show  that  PNS  winds  can  have  favorable  conditions  to  produce  r−process  nuclei  as  well  as  p−nuclei. 
■590    ▼aSchool  code:  0168.
■650  4▼aAstronomy
■650  4▼aAstrophysics
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aNuclear  physics
■650  4▼aTheoretical  physics
■650  4▼aPlasma  physics
■653    ▼aNeutron  stars
■653    ▼aMagnetars
■653    ▼aNeutrinos
■653    ▼aSpindown
■653    ▼aGamma-ray  bursts
■653    ▼aSupernovae
■690    ▼a0606
■690    ▼a0753
■690    ▼a0596
■690    ▼a0605
■690    ▼a0759
■690    ▼a0756
■71020▼aThe  Ohio  State  University▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0168
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17165020▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books