伽玛射线暴及其余辉研究进展

伽玛射线暴是一种来自宇宙空间随机方向的短时间内伽玛射线突然增亮的现象。伽玛射线暴虽然早在1967年就由Vela卫星观测到,但直到1997年人们才通过余辉观测确定其寄主星系,并通过寄主星系的红移最终确定了伽玛射线暴的宇宙学起源。对伽玛射线暴研究概况进行了评述:详细介绍了伽玛射线暴及其余辉的观测进展,特别是近期Swift卫星和Fermi卫星带来的新发现;系统描述了伽玛射线暴标准火球模型、伽玛射线暴余辉物理(相对论性外流与暴周环境介质的相互作用过程、辐射产生机制等)及伽玛射线暴的前身星等。也对伽玛射线暴的未来研究进行了展望。     

γ射线暴的研究进展（Ⅳ：特强γ射线暴和软γ重复暴

最近CGRO上的仪器观测到了两个迄今为止发现的最强的λ暴GB930131和GB940217,其光子最高能量均达GeV量级;GB930131的峰值计数率达2×10~6个光子s~(-1);而GB940217的持续时间竟长达90min。另外沉寂了多年的软重复暴源SGR1900 14和SGR1806-20的再次爆发也由BATSE发现。一系列的观测还发现这些软重复暴均与X射线源对应且与超新星遗迹成协。文中对特强暴和软重暴(SGR)的性质及研究进展作了较为详细的评述。     

GRB 130427A/SN 2013cq与伽玛射线暴-超新星成协

从1998年4月初步确认GRB 980425/SN 1998bw成协,至2013年9月确认GRB130831A/SN 2013fu成协,共有11对伽玛暴与超新星成协事件通过光谱学方法得到确认。对伽玛暴-超新星成协的详细研究大大深化了人们对伽玛暴与Ic型超新星的认识,并推进了人们对大质量恒星演化、死亡以及爆发机制的研究:对它们的多波段余辉的性质以及超新星光谱的观测与分析间接地揭示出伽玛暴-超新星中心引擎的性质。这些事件中,GRB 130427A/SN 2013cq具有特殊的重要性:它是近距离宇宙中唯一的高能、高亮度的伽玛暴,它的GeV辐射挑战了当前的伽玛暴辐射机制,伴随它的明亮光学闪提供了爆炸本性的有用线索,伴随它的SN 2013cq是伽玛暴成协的超新星中动能最大的超新星之一,对伴随它的中微子探测的零结果也对伽玛暴的瞬时辐射模型给出了有用的限制。总结了GRB 130427A/SN 2013cq的重要观测结果,这对于探索伽玛暴-超新星成协的本质及伽玛暴瞬时辐射和余辉的细节性质有非常重要的研究价值。     

磁星能量注入模型拟合伽玛射线暴X射线余辉光变曲线

某些伽玛射线暴(简称伽玛暴)的中心致密天体可能是一颗具有强磁场的毫秒脉冲星,它通过磁偶极辐射可对伽玛暴外激波注入能量,从而导致早期余辉光变曲线的变平.近年来,从Swift卫星观测到的大量伽玛暴X射线余辉中发现,很多X射线余辉光变曲线在暴后10~2～10~4s期间的确存在明显的变平现象.利用周期为毫秒量级的磁星能量注入模型对11个加玛暴的X射线余辉光变曲线进行了拟合,显示该模型在解释余辉变平现象上的有效性和广泛性,通过对余辉光变曲线的拟合,同时也给出了相关中心磁星的磁场强度和旋转周期.     

伽玛射线暴内光度和峰值能量关系的再研究

使用了185个伽玛射线暴(简称伽玛暴)的5 218个时间分辨谱数据,重新研究了伽玛暴内光度和峰值能量的关系及该关系对火球模型的限制二研究结果表明:(1)不管是在伽玛暴内还是在伽玛暴间各向同性等值光度Liso和静止系中vF,谱的峰值能量E'p之间关系式Liso∝E'2p都存在;(2)不管是动能主导的内激波模型还是磁耗散主导的外激波模型都能很好地解释关系式Liso∝ E'2p及ω的值.这些结论与Liang等人的结论是一致的.     

Ⅰ型X射线暴多峰结构的研究进展

Ⅰ型X射线暴(热核暴)是发生在小质量X射线中子星双星系统中X射线波段流量突然大幅度增加的一种高能现象.在热核闪模型下,此现象被认为主要由中子星表面热核不稳定燃烧主要引起的.典型X射线暴的光变曲线呈现快速上升(1～5 s)、e指数下降(10～100 s)的单峰结构.随着X射线暴样本的增加,在观测上出现了一类多峰结构的热核...     

伽玛射线暴:各向同性火球还是柱形喷流?

多数伽玛射线暴的光学余辉衰减较平缓且光变曲线未见明显拐折，通常认为它们产生于各向同性火球，GRBs970228,970508,971214,980329及980703等就是典型的例子，但柱型喷流模型其实也能对这类伽玛射线暴的余辉给出极好的拟合，因此它们完全有可能产生于柱形喷流，而并非一定是来自各向同性火球。     

尘埃消光对伽玛射线暴余辉的影响

为了研究尘埃消光对伽玛射线暴余辉的影响,基于严格的Mie理论和最新的星际尘埃光学性质,进行了高精度的数值计算,并分析具有不同物理参数的尘埃所产生的消光曲线.结果表明,介质密度和金属丰度是决定消光总量的主要物理参数,而尘埃颗粒大小的分布则是产生不同消光曲线轮廓的重要物理参数.如果尘埃颗粒相互聚集形成导致尺度增大,将产生较平或者较灰的消光曲线,同时绝对总量将减少;相反,如果尘埃颗粒由于某种原因发生离解导致尺度变小,将产生较陡的消光曲线,同时消光总量将增加.这些结果将对理解光学暗暴的形成机制提供重要的启示.     

再探伽玛射线暴中能量与脉冲宽度的依赖关系

探索来源于BATSE(http://cossc:gsfc:nasa:gov/batse)的GRB(Gamma-Ray Burst,伽玛射线暴)观测数据的半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系,基于64个用KRL函数模型(即,文[1]中的(22)式)能很好地拟合的FRDE(Fast Rise and Exponential Decay,快速上升指数下降)型脉冲样本。发现64个样本中有63个的半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系属于平台—幂率—平台型结构或峰型结构。64个样本的半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系在观测中可详细分为5种类型:a)有34个样本为幂率形式关系;b)18个样本为低能段平台关系;c)有7个样本为高能段平台关系;d)4个样本为峰型结构关系;e)另外有1个样本为其他结构。结果表明:GRB观测数据的半峰宽度(FWHM)与能量之间的确存在有幂率的关系。此结果进一步确认了文[2](Qin etal 2005)的观点,即半峰宽度(FWHM)与能量之间的关系是由于火球模型的多普勒效应(Doppler effect)导致的。     

γ射线暴X射线耀发的研究进展

射线暴是宇宙中恒星尺度的最剧烈爆发现象。γ射线暴瞬时辐射结束后,进入余辉辐射阶段。X射线耀发是γ射线暴X射线辐射衰减过程中出现的短时标闪耀现象。X射线耀发的脉冲轮廓具有不对称性,其上升时标小于下降时标。在部分γ射线暴中,X射线耀发的亮度达到瞬时辐射的亮度。X射线耀发的持续时间与峰值时间具有线性关系。X射线耀发的光谱比X射线余辉的光谱硬。早期X射线耀发与晚期X射线耀发相比,其脉冲轮廓较窄,光谱较硬。X射线耀发产生的物理过程类似于γ射线暴瞬时辐射的物理过程。在火球(fireball)模型中,内部壳层之间发生碰撞,产生的内激波加速电子,电子的同步辐射产生X射线耀发。当火球扫过星际介质,外激波加速电子时,电子的同步辐射也可产生X射线耀发。在光球(photospere)模型中,能量耗散发生在光学厚的区域,热辐射的光谱峰值落在X射线能段附近,γ射线暴的喷流在光球半径处会产生X射线耀发。如果γ射线暴喷流由坡印亭能流主导,喷流就会与星际介质相互作用,磁场的不稳定性使磁场发生耗散,产生的能量形成X射线耀发。γ射线暴的喷流具有几何效应。一部分同步辐射可能发生在喷流辐射面的高纬度处。由于曲率效应(curva...     

太阳质子辐射和软X射线耀斑与射电爆发间的相关研究

统计分析了太阳质子事件与微波爆发和软Ｘ射线（ＳＸＲ）耀斑间的关系．结果表明：质子事件的峰值流量与微波爆发和ＳＸＲ耀斑的峰值流量、能通量间呈正的对数线性相关,相关系数０．７—０．８．根据这一统计结果和观测的微波爆发、ＳＸＲ耀斑的有关物理量,可以估算伴随的质子事件峰值流量．太阳质子辐射、ＳＸＲ耀斑和微波爆发三者间的共生关系,可以用磁环中耀斑产生的磁流体动力学过程来解释．大约３３％的质子事件没有对应的Ⅱ型爆发,这表明高能质子的加速有随机ＭＨＤ湍流加速（有Ⅱ型暴）和低频快磁声波湍动加速（无Ⅱ型暴,但有γ射线耀斑）２种不同的加速机制     

喷流和星风对γ射线暴余辉的联合作用

持续时标较长的γ射线暴（Ｇａｍａｍａ－Ｒａｙ Ｂｕｒｓｔ）起源于大质量恒星的塌缩,这是目前对γ射线暴能源机制的流行看法。在大质量恒星周围的星风环境又是不可避免,而现在普遍认为γ射线暴存在着喷流。在这两点基础之一,详细地计算了喷流在星风环境下的演化。在计算时,由于传统的描述喷流的动力学公式在跨相对论时存在着严重的问题,利用了修正过的公式。由于传统的描述喷流的动力学公式在跨相对论时存在着严重的问题,利     

宽吸收线类星体的X—ray研究进展

本文总结最近从Ｘｒａｙ 观测得到的关于宽吸收线类星体一些新结果, 我们和人家的结果都表明吸收物质的柱密度比原来从紫外估计的高三个量级, 在ＰＧ１４１１ ＋ ４４２ 中, 我们发现Ｘｒａｙ 除了吸收成分外, 还有散射成分, 其量级和ＵＶ 吸收的剩余流量一致, 从而说明以前从ＵＶ 推断的结论是有问题的。此外, 对ＰＧ１１２６０４１ 的研究表明从宽吸收线类星体到Ｓｅｙｆｅｒｔ 星系的窄本征吸收线其物理性质是连续过渡的。     

γ射线暴火球的演化与余辉

GRB主爆后，火球继续膨胀，根据暴后火球的动力学演化方程，考虑电子的分布随时间的变化，通过数值求解，得到光学R波段和X射线余辉与时间t的关系。计算结果与观测结果相比较，符合得很好。最后，还讨论了火球＋激波模型的不足。     

逆康普顿散射对γ暴余辉的影响

γ暴余辉的发现是γ暴研究史上的一个重大突破,火球模型几乎可以较好地解释γ暴余辉的观测特性。但在标准的火球模型中,通常只考虑电子的同步加速辐射,没有考虑电子逆康普顿散射的贡献。这里我们详细计算了逆康普顿散射对γ暴余辉的影响,发现在一定的条件下,逆康普顿散射的影响是很重要的,它可以显著地改变辐射能谱,进而改变γ暴余辉的光变特性。     

火球框架下的不同角区域形成的脉冲

在火球模型下,研究了不同的无联系的和有联系的角区域的脉冲性质。发现:(1)FRED脉冲形状的上升和下降阶段来自于火球面的不同角区域,并且上升部分主要来自于靠近视线轴向的角区域部分;(2)整个火球形成的FRED脉冲形状主要是有张角为γ6/10的角区域部分提供;(3)球形火球或者张角大于γ6/10的喷流可以形成FRED脉冲形状。如果伽玛暴源不是球形火球或者也不是张角大于γ6/10的喷流,则形成的观测脉冲不是FRED形状。     

等时面与γ射线暴余辉

在γ射线暴（ 简称γ暴） 的火球模型下,γ暴余辉存在等时面,面上发射的光子会同时被观测到．通过对等时面积分来计算辐射流量Ｆν（ｔ） ,结果表明等时面的引入对峰值以及峰值前后流量随观测者时间的变化关系有明显的影响     

1979年3月5日γ射线爆源区特性探讨

本文利用热同步辐射谱和正负电子对双光子湮灭谱直接拟合1979年3月5日γ射线爆观察能谱,从而获得描写源区特性一些参数,结合其它观察资料,探讨了这个爆的源区特性。结果表明,爆源距离不大于2.2kpc,并不是在LMC的N49超新星遗迹处。源区的磁场范围是1.5×(10~(12)—10~(11))G。同步辐射区和双光子湮灭区的厚度分别约为0.05—2.80cm及240—80cm     

活动星系核与类星体中致密天体的形成与并合：伽玛爆发与引力辐射

频繁的超新星爆发可用以解释活动星系核与类星体的超高金属丰度。星团中的恒星与吸积盘相互作用导致致密天体中子星和黑洞的形成率很高,这些致密天体与红巨星很容易形成双星系统,而后形成（ＮＳ／ＢＨ,ＮＳ／ＢＨ） 双星由于引力辐射最终导致并合而形成伽玛射线爆发。我们估计了伽玛射线爆的爆发频率,发现与观测相符。     

近三年来国际上天体测量研究的进展

本文简述近三年来国际上天体测量的研究进展 ,特别是依巴谷星表向暗星扩充、2 0世纪初照相观测改进自行的精度和巡天观测资料对特殊天体物理现象的检测等方面的研究动态。最后介绍了空间天体测量卫星DIVA、GAIA、SIM和FAME计划的进展。