Gamma暴余辉的相对论流体动力学演化和光变曲线

本文首先对Gamma暴的观测特性和物理过程作了简要的介绍 ,而后 ,对火球模型的相对论流体动力学机制和同步加速辐射机制作了论述。主要工作是 :具体研究火球所抛出壳层的相对论流体动力学演化 ,应用同步加速辐射机制 ,通过由共动坐标系到实验室坐标系的相对论变换 ,得到Gamma暴余辉的光变曲线。对于火球壳层的不同的动力学演化规律 ,各向同性或各向异性的壳层抛出形式 ,以及不同的外部介质环境 ,所得到的光变曲线都各不相同。通过对这些不同的光变曲线的比较 ,明确了Gamma暴余辉的整体的物理演化图象以及各种物理过程在Gamma暴余辉演化过程中所起的作用 ,并从余辉演化的方面进一步理解了Gamma暴的物理本质     

Gamma暴余辉的相对论流体动力学演化和光变曲线

本文首先对Gamma暴的观测特性和物理过程作了简要的介绍，而后，对火球模型的相对论流体动力学机制和同步加速辐射机制作了论述。主要工作是：具体研究火球所抛出壳层的相对论流体动力学演化，应用同步加速辐射机制，通过由共动坐标系到实验室坐标系的相对论变换，得到Gamma暴余辉的光变曲线。对于火球壳层的不同的动力学演化规律，各向同性或各向异性的壳层抛出形式，以及不同的外部介质环境，所得到的光变曲线都各不相同。通过对这些不同的光变曲线的比较，明确了Gamma暴余辉的整体的物理演化图象以及各种物理过程在Gamma暴余辉演化过程中所起的作用，并从余辉演化的方面进一步理解了Gamma暴的物理本质。     

146兆赫太阳射电观测——仪器和数据分析部分

全文分三部分:第一部分描述了北京天文台密云工作站的东-西16面天线干涉仪系统(工作频率146兆赫),并将仪器参数的实测结果与理论予期值相比较.第一旁瓣5%,瓣宽5.4.方向瓣在天球上的位置也都与理论预期相差不大.第二部分描述了宁静太阳及其缓变成分的观测.在太阳活动下降期没有发现米波太阳视直径的变化.第三部分分析了 I 型源的观测结果.米波源的高度我们测定在过日心径时为光球之上0.24R☉.检查不同类型噪暴源按日心径的分布,得出随着高度的增加 I 型源的噪暴成分比起连续的增强辐射下降得要迅速.在与光学现象的对应上,噪暴的起始似乎与耀斑的发生的相关性不强.噪暴源却与谱斑区的平均耀斑指数有密切关系.     

太阳米波和分米波Ⅱ型、Ⅲ型射电暴及其精细结构观测研究进展

太阳米波和分米波的射电观测是对太阳爆发过程中耀斑和日冕物质抛射现象研究的重要观测手段。米波和分米波的太阳射电暴以相干等离子体辐射为主导,表现出在时域和频域的多样性和复杂性。其中Ⅱ型射电暴是激波在日冕中运动引起电磁波辐射的结果。在Ⅱ型射电暴方面,首先对米波Ⅱ型射电暴的激波起源问题和米波Ⅱ型射电暴与行星际Ⅱ型射电暴的关系问题进行了讨论;其次,结合Lin-Forbes太阳爆发理论模型对Ⅱ型射电暴的开始时间和起始频率进行讨论:最后,对Ⅱ型射电暴信号中包含的两种射电精细结构,Herringbone结构(即鱼骨结构)和与激波相关的Ⅲ型射电暴也分别进行了讨论。Ⅲ型射电暴是高能电子束在日冕中运动产生电磁波辐射的结果。在Ⅲ型射电暴方面,首先介绍了利用Ⅲ型射电暴对日冕磁场位形和等离子体密度进行研究的具体方法;其次,对利用Ⅲ型射电暴测量日冕温度的最新理论进行介绍;最后,对Ⅲ型射电暴和Ⅱ型射电暴的时间关系、Ⅲ型射电暴和粒子加速以及Ⅲ型射电暴信号中包含的射电精细结构(例如斑马纹、纤维爆发及尖峰辐射)等问题进行讨论并介绍有关的最新研究进展。     

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。     

Li-Paczyński新新星的研究进展(Ⅱ):观测

在Li-Paczynski新星(LP新星)模型被提出以及短暴的余辉被确认后,人们就积极地在短暴的光学(或光学-近红外)对应体中寻找LP新星存在的证据。第2章总结2013年之前的观测结果。第3、4章分别介绍短暴GRB 130603B、GRB 060614的基本性质与它们的近红外对应体的解释,它们的近红外超可能是LP新星存在的信号。第5章介绍短暴GRB 080503的基本性质以及它的光学对应体与X射线对应体的解释,它的光学与X射线光变曲线的晚期再增亮被解释为中子星并合之后的磁星加热的喷射物辐射(Merger-Nova辐射)。如果对于以上短暴伴随的光学-近红外对应物的解释正确,那么它们就给出了短暴与一些特殊的长暴来自致密星并合的第一批证据。除产生LP新星(与Merger-Novae)外,致密星并合之前的高速轨道运动与并合自身都将产生强烈的引力波暴(Gravitational-Wave Bursts,GWBs)。随着引力波时代的到来,致密星并合对应的各种电磁波现象的理论研究与观测受到更加密集的关注。由于引力波暴定位的不确定性较大,因此伴随引力波暴的LP新星可以作为引力波暴精确定位的最佳候选者之一。正在快速发展的高频度宽场光学-近红外巡天将对LP新星等现象进行富有成效的探索,并与引力波探测研究互相影响。因此,我们在最后介绍未来探测LP新星的方法及其多信使探测的前景。     

1986年2月4日特大耀斑的物理先兆

本文从光球、色球及源于日冕的射电噪暴观测资料出发,分析了1986年2月4日4日级低年大耀斑的爆发前兆特征,可供耀斑物理预报及低年大耀斑物理机制的研究参考。     

Ⅰ型X射线暴和中子星周围物质的相互作用研究进展

Ⅰ型X射线暴是发生在中子星小质量X射线双星表面的不稳定核燃烧过程。Ⅰ型X射线暴的辐射可对中子星周围的物质产生显著影响。文章回顾了Ⅰ型X射线暴与中子星周围物质之间的相互作用的观测结果和理论解释,包括坡印亭-罗伯逊效应引起的吸积率增加、Ⅰ型X射线暴能谱中的吸收限特征、吸积盘反射、千赫兹准周期震荡信号的变化、冕冷却导致的硬X射线缺失等;此外,还介绍了NICER卫星相关观测的最新进展。     

Swift时代伽马射线暴的观测和理论

伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆发现象之一.Swift卫星的快速定位和Fermi卫星的宽、高能段观测,使得伽马暴的观测可以全波段进行.通过Swift的观测可以对伽马暴现象的本质有进一步的理解,而Fermi卫星提供了一些暴高能光子的辐射数据,为进一步研究暴的辐射机制和伽马暴以及它的余辉提供了有力的依据.介绍了Swift和Fermi卫星发射后一些伽马暴的观测和理论研究进展.     

γ射线暴的研究进展（Ⅱ）：γ暴的辐射机制及能谱形成

在中子星作为γ暴源的基础上讨论了各种辐射机制及能谱形成。由于中子星表面磁场很强，我们首先讨论了强磁场中的辐射过程，包括同步辐射和吸收，单光子和双光子的产生和湮灭，康普顿散射，轫致辐射等。     

BATSEγ射线暴和太阳硬X射线暴的强度和时间特征

本文研究了CGRO卫星上BATSE探测器对硬X天空监测过程中触发和记录到的1 0 0 0多个γ暴和 40 0 0多个太阳硬X射线暴的强度和时间性质 ,发现它们的强度分布相似 ,这也许意味着硬X射线天空中两种主要的爆发现象机制相似 ,同时对将γ暴的强度分布作为其宇宙学起源的证据提出了疑问 .对太阳暴的持续时间分析表明 ,其强度和持续时间呈正相关 ,而γ暴是弱负相关 .太阳暴的强度和持续时间在BATSE运行过程中有长时标变化 ,最近对γ暴的研究也发现了这种现象     

γ射线暴谱硬度比的时间演化特征

采用小波分析方法对康普顿γ射线天文台(CGRO)上的BATSE仪器观测到的γ暴光变曲线数据进行去噪处理，并提出时间分辨的谱硬度比定义，用包含有599个暴的样本研究谱硬度比随时间的演化规律，结果表明：(1)样本中77％暴的谱硬度比随时间按“硬到软”规律演化，而23％暴谱硬度比随时间按“软到硬”规律演化，尤其是3％暴在整个暴中呈现单调的“软到硬”趋势。(2)平均谱硬度比随时间单调地以“硬到软”规律演化。(3)持续时间不同的暴，其谱硬度比演化曲线有较大的差异，其中“硬到软”演化趋势最显著的是持续时间在23-35s之间的那些暴；持续时间在l-10s的暴的演化特征跟其它组差异最显著，呈现比较明显的“软到硬”演化规律；持续时间在35—53s之间的暴平均谱硬度比几乎没有随时间演化。(4)不同辐射强度的暴平均谱硬度比的演化特征不同，随着峰值流量的增大，谱硬度比演化由“硬-软-硬”逐渐转变为“软-硬-软”：峰值流量越大，“软-硬-软”的趋势越显著，而峰值流量越小，其峰值流量“硬-软-硬”的趋势越显著。我们对这些结果进行了简单的讨论。     

γ射线暴谱硬度比的时间演化特征

采用小波分析方法对康普顿γ射线天文台(CGRO)上的BATSE仪器观测到的γ暴光变曲线数据进行去噪处理,并提出时间分辨的谱硬度比定义,用包含有599个暴的样本研究谱硬度比随时间的演化规律,结果表明:(1)样本中77%暴的谱硬度比随时间按"硬到软"规律演化,而23%暴谱硬度比随时间按"软到硬"规律演化,尤其是3%暴在整个暴中呈现单调的"软到硬"趋势。(2)平均谱硬度比随时间单调地以"硬到软"规律演化。(3)持续时间不同的暴,其谱硬度比演化曲线有较大的差异,其中"硬到软"演化趋势最显著的是持续时间在23～35s之间的那些暴;持续时间在1～10s的暴的演化特征跟其它组差异最显著,呈现比较明显的"软到硬"演化规律;持续时间在35～53s之间的暴平均谱硬度比几乎没有随时间演化。(4)不同辐射强度的暴平均谱硬度比的演化特征不同,随着峰值流量的增大,谱硬度比演化由"硬-软-硬"逐渐转变为"软-硬-软":峰值流量越大,"软-硬-软"的趋势越显著,而峰值流量越小,其峰值流量"硬-软-硬"的趋势越显著。我们对这些结果进行了简单的讨论。     

γ射线暴的研究进展（Ⅲ）：GRO的最新观测结果及理论模型

介绍了ＣｏｍｐｔｏｎＧＲＯ卫星对Ⅱ暴的最新观测结果。观测表明，γ暴源的空间分布是各向同性但不均匀的。这种分布基本上排除了γ暴起源于银盘内中子星的模型，表明γ暴要么位于展延的银晕里，要么位于宇宙学距离上。     

Swift时代伽马暴的观测及研究进展

Swift卫星从2004年11月20日升空开始运转到现在已有2年多时间.到目前为止,它-共观测到了200多个伽马暴及其余辉现象.由于Swift观测到了早期X射线余辉、短暴余辉和高红移伽马暴等新的重要现象,伽马暴研究进入了新的时代.该文首先对伽马暴的研究历史做简短回顾,然后简要介绍伽马暴的物理图像和Swift卫星的构成及特点,最后全面评述Swift的观测成就及由此引起的理论挑战.     

快速射电暴的观测及理论研究进展

快速射电暴是近几年观测到的一种在射电波段短暂出现的高能天体物理爆发现象。它们的光变曲线通常表现为单个脉冲轮廓,持续时间一般为若干毫秒,大部分峰值流量密度可达到央斯基量级。对快速射电暴研究概况进行了评述,系统描述了快速射电暴的观测进展,介绍了已提出的快速射电暴前身星物理模型及快速射电暴在天体物理领域中的应用等,也对快速射电暴的未来研究进行了展望。     

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。     

X射线暴振荡的研究进展

X射线暴振荡是在小质量X射线双星的I型X射线暴中探测到的周期性现象,振荡的周期与中子星的自转周期接近。近些年来,RXTE和NICER等高能探测器在30个小质量X射线双星中探测到了爆发振荡现象。X射线暴振荡对研究致密物质状态、中子星表面强引力和强磁场行为等都有着重要的意义。文章介绍了I型X射线暴和爆发振荡的搜索方法、爆发振荡的观测结果、爆发振荡的热斑模型和表面模式振荡模型,未来,X射线暴振荡将用于测量中子星质量、半径和自转。     

恒星初始质量分布函数对伽玛暴爆发率的影响

伽玛射线暴的产生机制比较公认的是:长暴产生于大质量恒星死亡;短暴产生于密近双星合并.因此人们很自然地推测长暴和恒星形成率直接成比例,但是最近数据分析表明这并不能很好地拟合观测.考虑到只有质量大于某一临界质量的大质量恒星才可能产生长暴,因此恒星初始质量分布函数对长暴的产生率会有较大影响.考虑用恒星初始质量分布函数来解释长暴观测个数随红移的分布,得到了比较好的结果.     

共动坐标系中伽玛暴νF_ν谱的峰值能量分布

伽玛暴能谱νF_ν的峰值能量Ep是伽玛暴一个很重要的观测物理量,各种仪器观测的伽玛暴νF_ν谱的峰值能量Ep分布都很宽。根据初始洛伦兹因子Γ0,把伽玛暴νF_ν谱的峰值能量Ep修正到共动坐标系,发现Ep在不同坐标系中分布的宽窄程度没有显著差别,说明观测的峰值能量Ep分布比较宽应该不是多普勒放大作用,可能是伽玛暴峰值能量Ep的真实分布。