宇宙γ射线爆发的统计特征

宇宙γ射线爆发是一种极高能量的天体物理现象。现已探测到100多个爆发事件,得到了它们的时间结构、能谱、强度和部分辐射源的位置。本文将逐个介绍宇宙γ射线爆发的统计结果。     

BL Lac 天体的γ射线辐射

活动星系核的γ射线辐射机制仍然是一个待解决的问题,BLLac天体是活动星系核的一类。文中选取了22个BLLac天体,用它们的最大值、最小值和平均值研究了在1GeV处γ射线辐射与射电8.4GHz处辐射之间可能存在的关系。主要结果如下:对于最小值而言,γ射线辐射与射电辐射流量密度之间没有相关性存在;对于最大值和平均值而言,它们的流量密度之间有较好的线性相关性;γ射线辐射与射电辐射谱指数之间也有相关性存在。根据研究结果,我们认为γ射线辐射机制主要是同步自康普顿辐射。     

高能天体物理观测的新进展

高能天体物理观测的新进展＠卢方军高能天体物理观测的新进展卢方军简要的回顾高能天体物理是以来自宇宙天体的Ｘ射线、γ射线等高能辐射为研究对象的科学。由于地球大气对Ｘ射线和γ射线的严重吸收,对天体高能辐射的观测只能在大气层以上进行。虽然对太阳的Ｘ射线观测起源于２...     

宇宙γ射线爆的恒星“超耀斑”模型

对宇宙γ射线爆提出了如下的模型:宇宙γ射线爆发类似于太阳耀斑过程,但猛烈程度大得多,爆发时贮存在“超耀斑”内的磁能转化为电子的动能,大量高能电子在一个很短的时间内从“超耀斑”飞出;这些高能电子在通过恒星周围的光子气体时,与光子气体相互碰撞,产生逆康普顿光子,形成γ射线爆.根据这一模型推导了γ射线爆的时间轮廓、能谱等的表达式,并对1972年4月27日事件作了应用.计算结果表明:磁白矮星上的“超耀斑”可能是宇宙γ射线爆的源.     

1979年3月5日γ射线爆发的光学研究

在天体物理学中,瞬时事件常常是最壮观的事件。γ射线爆发就是一例。典型的事件常产生一个冲击辐射,它的持续时间为几秒钟,峰值光度比无法探测到的宁静时间高9个数量级。现在探测到一些明显同γ射线爆发体有关的光学爆发现象。但时至今日,在归档的照片中只有一张属于此类。因此对它们没有进行时间分析。有迹象表明,它们的光变曲线和它们的母体γ射线爆发很相似。     

康普顿γ射线天文台近况

康普顿γ射线天文台近况今年，康普顿Ｙ射线天文台开始了它在轨道里的第四年运行。５月２７日，爆发和瞬变源实验（ＢＡＴＳＥ）记录了它的第１０００次γ射线爆发，几天后，美国天文学会在明尼阿波利斯隆重地纪念了这一事件。在这次集会上，高能γ射线实验小组分发了一份...     

巡天发现暗加速器

包括莫达拉谟大学英国天文学家在内的一个国际天体物理学家小组,在2005年3月25日的《科学》杂志上报道,他们用高能体视望远镜系统(H.E.S.S)在甚高能(VHE)γ射线巡天时,发现银河系中心部分的新天体。新天体包括两个“暗加速器”——发射高能粒子,但似乎没有光学或 X 射线对应体的神秘天体。这次巡天使银河系中已知的8个新 VHEγ射线源一览无遗。这些结果将天文学推向一个以前未知的领域,扩展了我们在一个异常波     

γ射线噪Blazar天体中尘埃的作用

利用具有多波段谱指数及流量观测资料的５９ 个Ｂｌａｚａｒ 天体作为样本,我们研究了各波段流量之间,谱指数之间的可能的相关性。新的可能的限制已从理论上进行了深入地讨论。结果暗示：（１） 同步自康普顿机制是Ｂｌａｚａｒ 天体γ射线辐射的主要机制。（２） 相对论电子与吸收积盘热光子的逆康普顿散射是Ｂｌａｚａｒ 天体γ射线产生的另一个重要机制。（３）ＢＬＬａｃ 天体不是“纯非热辐射”的天体,它们也具有强的热辐射。     

宇宙γ暴距离及分布

γ暴是宇宙空间中短时标γ射线突然增亮的现象.在考虑γ暴的宇宙膨胀效应、喷流效应、以及γ暴与超新星成协现象后研究了γ暴的空间分布,假设γ暴张角是高斯分布,爆发率与恒星形成率成正比,找到最佳拟合参数值为θ0=0.1,σ=1,可说明γ暴的张角集中在0.1附近,这与目前对已知红移的γ暴的分析是一致的.由计算得到γ暴的最远红移为4.2,γ暴的能量为1.5×1051ergs.     

BLazar天体的光变及多波段能谱特性

本文综述了活动星系核 ,特别是blazar天体的研究现状 ,对blazar天体的多波段与多波段能谱特性研究进行了较为详细的评述。主要的研究工作包括以下内容 :(一 )γ噪blazar天体的短时标光变研究 ,通过对 1 6个γ噪blazar天体 (其中包括全部已证认和观测到VHEγ射线爆发的可能甚高能γ射线源 )自 1 998年的光学观测及光变分析研究表明 ,短时标光变 (小时量级 )是GeVγ噪blazar天体的普遍特性 ,光变幅度通常可达 0 .6mag/h ,对PKS 1 51 0 -0 89类星体的观测发现在一个小时内对象变暗 2个星等 ,对如此激烈的光变变暗目前的理论还不能很好的解释 ,但它同样反映了辐射区域的内部结构 ;而对TBLs的监测表明 ,其光学波段的短时标光变没有其他对象激烈 ,出现的频度和振幅变化都较小 ;(二 )在研究γ噪blazar天体光变时 ,研究了寄主星系对光变的影响 ,得到了 1ES 2 3 44 + 51 4的光变与PSF的FWHM的关联 ,表明随着大气视宁度的下降 (即FWHM变大 ) ,对象变暗 ,即由于寄主星系的影响从而导致假光变的产生 ;(三 )引进两个多波段复合谱指数 ,αxox=αox-αx 及αoro=αor-αo。对样本的统计研究表明 ,RBLs是能谱特性界于XBLs和OVVs之间的一类中间态 ,所得结果支持了Sambrunaetal.( 1 996)大样本多波段能谱分布特性的统计研     

射电宁静类星体对γ射线背景的贡献

EGRET的观测确认并给出了新的各向同性的γ射线背景,已知的γ辐射天体不足以提供这么多的辐射.同时EGRET也揭示出一批未发现射电波段对应体的γ射线源,它们均匀地分布在天球上,表明可能是宇宙学起源. Wang(2008)提出一种新的、由AGN的辐射反馈驱动的γ射线辐射过程,辐射的能量峰值落在1GeV-0.1TeV之间,光度典型值达到1042-1043ergs s-1.射电宁静类星体中的这种辐射过程使得它们成为潜在的γ辐射源,并对γ背景产生贡献.考虑逆康普顿散射的种子光子分别来自类星体吸积盘和宇宙微波背景这两种情况,发现前一种情况在～1GeV处贡献了78%-92%的背景辐射强度,后一种情况的贡献可以忽略.射电宁静类星体很可能成为对1GeV附近,γ射线背景贡献最大的天体.     

发生在遥远星系中的γ射线爆

γ射线爆,简称ＧＲＢ或γ爆,是一种短时标(通常1～2秒)、突发性的高能γ射线爆发现象。第一例γ爆是由美国国防部发射的Ｖｅｌａ卫星于1967年偶然发现的。1991年4月5日,康普顿γ射线天文台(简称ＣＧＲＯ)发射上天后,平均每天可发现一个γ爆,但由于ＣＧＲＯ对天空出现事件...     

飘荡在夜空中的“草帽”——室女座旋涡星系M104

从室女座中亮星角宿一 (室女α)向西大约 1 1° 5,在室女座γ之南约 1 0°的地方可找到一个美丽的深空天体 ,那就是室女座中的旋涡星系Ｍ1 0 4。在望远镜的视场中 ,它的外形象个草帽 ,因此通常把它叫作草帽星云。Ｍ1 0 4是个非常引人注目的天体 ,它与角宿一、室女座γ大致成一个等边三角形 ,很容易找到。最早发现它的是法国天文学家梅襄 ,他于 1 783年5月 6日给贝努利的信中这样写道 :“在 1 781年 5月 1 1日我在狐狸座的上方发现了一个星云 ,它似乎不含有恒星 ,由于它发出的光很微弱 ,如果望远镜的测微计中的蛛丝被照亮的话 ,则很难观测到…     

BLO 0716＋714的射电至γ射线辐射的喷流模型

射电源BLO0716＋714是一个相当特殊的天体，它在整个电磁波段上（从射电、毫米波、红外、光学、紫外、X射线到γ射线）都发生激烈的变化，本文提出了一个加速喷流模型来解释这种现象。     

费米耀变体喷流功率与多波段光度的相关性研究

耀变体的喷流辐射机制是一个非常重要的问题。从文献中收集了442个耀变体的数据,这些耀变体包括215个平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars, FSRQ)和227个蝎虎天体(BL Lac),通过数据研究了耀变体的喷流功率与多波段光度的相关性。研究结果表明:(1)对于平谱射电类星体,喷流功率与射电波段、光学波段、X射线和γ射线的光度都有强相关性,且光度分布顺序为logL_γ logL_O logL_X logL_R。(2)对于蝎虎天体,喷流功率与射电波段、光学波段和γ射线的光度都有强相关性,但是喷流功率与X射线的光度只有弱相关性;蝎虎天体的光度分布顺序为logL_O logL_γ logL_X logL_R,而且蝎虎天体的各波段光度都小于平谱射电类星体。我们认为这些差异是由于平谱射电类星体与蝎虎天体的内禀属性不同导致的,即吸积模式不同和喷流辐射机制不同等。     

4U0115 63:一个高能γ射线双脉冲星

自从发现短周期X射线双脉冲星武仙座X-1发射1,000GeV γ脉冲辐射以后,学者们认为,可能其他的有类似短周期的X射线双脉冲星也有间歇的甚高能γ辐射,最近Chadwick等人对发射间歇性硬X射线双星系统4U0115 63中的3.6秒脉冲星进行了γ射线观测。观测是在1984年9月21日至29日用Dugway γ射线望远镜进行的,观测技术采用的是大气切伦柯夫光探测。选择这个天体作为可能的γ射线发射体,是由于它的光度、自转加速率及脉冲周期等是在北半球可观测天体中最接近武仙座X-1的相应值。     

强磁星在闪耀

现代天文学家不断探索深空中各种天文现象,其目的之一是弄清天体演化过程,建立合适的理论模型。常言道"工欲善其事,必先利其器"。为了深入研究,科学家们以各种手段开展对遥远天体的探测,力求把天体演化过程的物理图像描绘得清楚明白。2004年11月20日,雨燕γ射线暴快速反应探测器在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角航天中心发射升空不久,就探测到了一个非常剧烈的伽玛射线暴。 (题图为雨燕探测器)     

BL Lac天体的γ射线和X射线辐射研究

收集了18个γ射线噪BL Lac天体的X射线流量密度和γ射线流量密度,以及X射线波段(1keV)和γ射线波段(＞100 MeV)的平均光谱指数,研究了它们之间的相关性.结果表明:1)X射线流量密度与γ射线流量密度在高态、低态和平均态均有较强的相关性.2)X射线波段和γ射线波段的平均光谱指数之间有较强的负相关性.3)X射线和γ射线波段的平均光谱指数与X射线和γ射线辐射流量密度在高态和平均态时均无显著的相关性.4)γ射线波段的平均光谱指数与X射线辐射流量密度的低态有较强的负相关性.X射线波段的平均光谱指数与γ射线波段的流量密度的低态之间也存在弱相关性.分析结果支持BL Lac天体的X射线和γ射线辐射可能来自同一相对论电子分布的同步辐射和同步自康普顿(SSC)辐射.     

Fermi耀变体的辐射特性和演化研究

搜集和计算了734个Fermi耀变体样本,包括322个蝎虎天体(其中148个高峰频蝎虎天体、73个中峰频蝎虎天体以及101个低峰频蝎虎天体)和412个平谱射电类星体(其中18个高峰频平谱射电类星体、45个中峰频平谱射电类星体以及349个低峰频平谱射电类星体)。研究了每个子类的红移分布、黑洞质量分布以及γ射线光度的分布,并对其红移、黑洞质量、γ射线光度以及同步峰值频率的相关性进行了分析,结果表明:(1)根据红移与γ射线光度分别从高到低的排序,得到Fermi耀变体的演化序列遵循平谱射电类星体→蝎虎天体,且高同步峰频耀变体→中同步峰频耀变体→低同步峰频耀变体,但根据黑洞质量从高到低得到的演化序列不同,这可能是黑洞质量的估计误差以及黑洞质量样本数量较少造成的;(2)Fermi耀变体每个子类的红移与黑洞质量、黑洞质量与γ射线光度之间正相关;(3)Fermi耀变体每个子类的红移、γ射线光度分别与同步峰频之间反相关,黑洞质量与同步峰频之间不存在相关性。     

BLazar天体的光变及多波段能谱特性

本文综述了活动星系核，特别是blazar天体的研究现状，对blazar天体的多波段与多波段能谱特性研究进行了较为详细的评述。主要的研究工作包括以下内容：（一）γ噪blazar天体的短时标光变研究，通过对16个γ噪blazar天体（其中包括全部已证认和观测到VHEγ射线爆发的可能甚高能γ射线源）自1998年的光学观测及光变分析研究表明，短时标光变（小时量级）是GeV γ噪blazar天体的普遍特性，光变幅度通常可达0.6mag/h，对PKS 1510－089类星体的观测发现在一个小时内对象变暗2个星等，对如此激烈的光变变暗目前的理论还不能很好的解释，但它同样反映了辐射区域的内部结构；而对TBLs的监测表明，其光学波段的短时标光变没有其他对象激烈，出现的频度和振幅变化都较小；（二）在研究γ噪blazar天体光变时，研究了寄主星系对光变的影响，得到了1ES 2344 514的光变与PSF的FWHM的关联，表明随着大气视宁度的下降（即FWHM变大），对象变暗，即由于寄主星系的影响从而导致假光变的产生；（三）引进两个多波段复合谱指数，αXOX=αOX-αX及αoro=αor-αo。对样本的统计研究表明，RBLs是能谱特性界于XBLs和OVVs之间的一类中间态，所得结果支持了Sambruna et al.（1996）大样本多波段能谱分布特性的统计研究结果；（四）对地面探测器对blazar天体甚高能波段的观测做了较为详细的了解，由于blazar天体在全波段上都观测到光变，所以这类对象是多波段观测研究最完全的。地面望远镜对小时量级的光变很敏感，所以，对低流量源的直到10TeV或更高能谱的测量是多波段研究的重要扩展，特别是，如果γ射线的幅射是通过康谱顿散射提升低能同步辐射光子产生的，即SSC模型产生，那么，VHEγ射线的观测和低能同步辐射的观测就可能估计喷流内的磁场强度、Doppler因子等。对我们今后的光学波段的观测工作提出了新的课题。