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。     

费米甚高能γ射线耀变体谱指数、能谱峰值频率和能谱曲率相关性研究

收集了69个费米甚高能γ射线(TeV)耀变体样本的平均态多波段数据,并用对数抛物线模型(The Log-parabolic Model)对能谱分布(The Spectral Energy Distribution,SED)进行拟合,获得相关物理参数.分别对谱指数、能谱峰值频率、能谱曲率3个物理参数进行统计分析,结果如下...     

射电类星体B3 1637+436A双峰轮廓宽发射线的光变研究

通过对比间隔17yr (静止系12.5yr)的Sloan Digital Sky Survey (SDSS)、Keck LRIS (Low-Resolution Imaging Spectrograph)和Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS)的光学光谱, 对宽线双峰射电类星体B3 1637+436A的吸积盘性质做了初步研究.该类星体的SDSS (2001年5月21日)和Keck LRIS (2003年6月28\lk 日)的连续谱没有明显差异, 而BOSS (2018月6月17日)连续谱在V波段比SDSS暗了约1.2星等.这3条光谱的Hα宽发射线均表现出明显的双峰轮廓. 和连续谱一样, 宽线双峰的发射线轮廓也被认为是来自于吸积盘.通过上述3条光谱的Hα宽线双峰的盘模型拟合发现: BOSS光谱的Hα宽线双峰可以用单个盘模型很好地拟合,谱线发射区距离中心黑洞约900--3000引力半径. 而SDSS和Keck LRIS的Hα双峰轮廓需要用两个盘模型拟合, 对应的吸积盘发射区有两个区域,其中一个发射区(``外盘'')与BOSS类似, 另一个发射区(``内盘'')位于约400--900引力半径范围内, 到中心黑洞的距离显著小于外盘. 结合连续谱的光变特征,推测内盘消失是造成SDSS/Keck LRIS光谱和BOSS光谱在连续谱和发射线轮廓上同时发生光变的主要原因.     

射电脉冲星锥成分的谱行为

选取２３颗双峰轮廓脉冲星,考察脉冲星射电辐射锥成分的谱行为．通过对前导和后随成分峰值强度比与频率的关系进行幂律谱拟合,给出了前后两部分的相对谱指数．结果显示,大多数脉冲星的相对谱指数集中分布在零附近,这表明,前导和后随成分的辐射本质上没有差别;相对谱指数的近似高斯分布显示出,其辐射部位高辐射束中心距离之差具有一定的随机性．     

射电宁静类星体紫外/光学光变的混合模型研究Ⅱ:来自SDSS DR7的的数据支持

到目前为止射电宁静类星体的光变起源还不清楚,其中一个可能的机制是吸积盘-再辐射模型。通过对斯隆数字巡天第7次释放数据(Sloan Digital Sky Survey data release 7, SDSS DR7)中789个经过多历元观测并且表现出变亮变蓝现象的射电宁静类星体进行分析,发现黑洞质量较小类星体的综合相对光变谱(残余谱/综合谱)的变亮变蓝幅度更大;其次,对于比较长的光变时标,尤其是在紫外波段,类星体变亮变蓝的幅度也更大。吸积盘-再辐射模型对以上两个主要结果中相对光变谱都拟合得很好,为该模型提供了进一步的支持。     

射电脉冲星锥成分的谱行为

选取２３颗双峰轮廓脉冲星,考察脉冲星射电辐射锥成分的谱行为,通过对前导和后随成分峰值强度比与频率的关系进行幂律谱拟合,给出了前后两部分的相对谱指数,结果显示,大多数脉冲星的相对谱指数集中分布在零附近,这表明,前导和后随成分的辐射本质上滑有差别;相对谱指数的近似高斯分布显示出,其辐射部位离辐射束中心距离之差具有一定的随机性。     

1979年3月5日宇宙γ射线爆发的一个模型(Ⅰ)

本文讨论了1979年3月5日宇宙γ射线爆发事件的光变曲线和能谱。得到:(1)爆发初始阶段(0—4秒)的能谱可用一个kT≈50KeV的热轫致辐射谱,一个等效罗仑兹因子γ=3.3的相对论性电子的轫致辐射和一条能量为430KeV的宽线来拟合;(2)脉动相的平均谱可用一个kT≈40KeV的热轫致辐射谱来拟合;(3)脉动相的光变曲线可以用一个温度正逐渐下降的辐射区域的热轫致辐射拟合。基于这些结果,本文提出了如下的唯象模型:由于某种原因,大量的物质突然向一个中子星的极区表面注入。电子的引力能通过电子的轫致辐射转化为爆发相的辐射能。质子的引力能先转化为辐射区域(以及与之相邻接区域)内的热能,然后再通过电子的热轫致辐射给出脉动相的硬X射线辐射。     

同步辐射和费米伽马暴光谱的一致性检验

定义了一个新的量,曲率宽度,去检查同步模型与伽玛射线暴(GRB)光谱的一致性.此量用于测量GRB中辐射能谱(νFν,ν和Fν分别是频率和随频率变化的能量流量)峰值处的光谱拐折锐度.然后使用它检查了理论同步模型与观测到的GRB光谱之间的一致性.首先计算几种典型的同步模型的曲率宽度,包括单能、单幂律和拐折幂律电子同步模型.其次从Fermi/GBM (Gamma-ray Burst Monitor)长GRB时间分辨光谱目录中选择包含1198个光谱的GRB样本,将光谱与常用的经验模型拟合,并计算最佳拟合模型的光谱曲率宽度.通过比较两个曲率宽度,发现大多数样本与同步模型不一致,因为同步模型的光谱拐折比数据的光谱拐折更加平滑.结果表明同步模型很难适合大多数观测到的GRB光谱.此外,在暴脉冲中发现光子流量和曲率宽度之间存在强的反相关性,这表明流量越高,光谱拐折越尖锐,或者与同步模型的偏差就越大.     

重构Ly-α线丛的功率谱约束对数正态(LN)模型参数

选择3个类星体Keck观测样本,使用Gauss化方法重构宇宙质量密度扰动场,并计算相应的小波功率谱．同时,设定对数正态(LN)模型中的形状因子Γ和平滑因子r为自由参数,并通过数值模拟生成模拟样本,与观测样本的统计结果做拟合,来确定Γ和r．结合观测的辐射流量功率谱和数值模拟的结果可以唯一确定Γ的值,最后得到Γ≈0．50,r≈0．0g．类星体的辐射流量是非Gauss的,使用传统的Gauss化方法无法消除非Gauss特征．但是观测样本和数值模拟样本的偏斜谱、峰度谱以及尺度-尺度相关等非Gauss特征的表征量在研究的尺度(>100kpc)上表现一致,这就支持了拟合的结果．     

BL Lac天体喷流物理参数的限定

同步+同步自康普顿(Synchrotron+Synchrotron Self Compton (SSC))模型用于拟合蝎虎天体(BL Lac object, BL Lac)准同时性多波段观测数据,可以获得相关的喷流物理参数,从而能对BL Lac天体喷流的物理性质进行解释.在同步自康普顿模型中,较多的自由参数给计算结果带来很大的不确定性,同时,由于这些模型参数范围太大降低了能谱拟合效率.利用多波段观测数据获得的物理量值,对双幂律电子分布情况下的单区、均匀SSC模型中涉及到的8个模型参数进行限定.另外,还利用模型计算两个典型的BL Lac天体多波段能谱对参数限定的结果进行检验.结果表明:在8个模型参数限定的范围内,选取的模型参数值计算出的理论光子谱与两个BL Lac天体的多波段准同时性观测数据符合较好.     

RHESSI耀斑中非热电子低能截止的研究

太阳耀斑中硬X射线(HXR)光子谱的低能变平过去一般认为是由于耀斑中非热电子的低能截止造成的,但现在也有作者认为耀斑光子与下层大气的逆康普顿散射(albedo效应)或者其他作用也能够使得HXR光子谱出现低能变平的情形.采用Gan etal.(2001,2002)中提出的求非热电子低能截止的方法,统计分析了Ramaty High EnergySolar Spectroscopy Imager(RHESSI)卫星在2002--2005年间观测的100个耀斑,发现经albedo校正,有18个耀斑的HXR光子谱可以利用单幂律谱来拟合,在80个可以用双幂律谱来拟合HXR光子谱的耀斑中,有21个耀斑可以直接用单幂律电子谱加一个低能截止来解释.低能截止范围为20-50keV,平均值约为30keV.同时也分析了耀斑光子谱特征的其他可能解释.     

蝎虎类星体Mrk 421的宽带能谱光变特性分析

搜集了Mrk 421的光变宽带光谱能量分布(Spectral Energy Distributions, SEDs)数据,共有73个态作为研究样本,使用电子能谱为稳态拐折幂律谱的单区轻子模型进行拟合,进而研究Mrk 421在光变时喷流的物理性质。主要结果如下：(1)样本中磁场B和多普勒因子δ之间显著反相关,说明B和δ在汤姆逊(Thomson)区相互依赖。(2)电子谱指数p₁支持Mrk 421光变时的激波解释或磁重联等解释。(3)同步峰值频率logν_syn^pk和峰值光度logν_syn^pkL_syn^pk之间存在正相关关系,意味着Mrk 421在光变时存在反耀变体序列。(4)根据均分参数ε=U_e/U_B(相对论电子能量密度与磁场能量密度的比值),有26%的态电子能量和磁场能量接近均分,63%的态电子能量比磁场能量大一个数量级,11%的态电子能量远大于磁场能量,这说明Mrk 421在光变过程中更可能出现...     

Fermi耀变体的能谱分布研究

从SSDC (Italian Space Agency Science Data Center)搜集了68个Fermi耀变体的射电至X射线波段的观测数据,用对数抛物线拟合计算了其同步辐射峰的参数.研究了有效谱指数、同步辐射峰值频率和曲率的关系并用有效谱指数估算同步峰频.主要结果有:(1)研究同步峰频和曲率的线性关系发现,对于全部的蝎虎天体(BL Lac),结果与能量依赖加速概率模型的预测一致.但是,如果仅仅考虑高峰频BL Lac,即同步峰频lg (ν_p/Hz)> 15.3的BL Lac,其结果却与分数变换加速增益模型的预测结果一致.(2)对于同步峰频相同的源,射电-光学的有效谱指数αro与曲率间有显著的负相关,而光学-X射线的有效谱指数α_ox与曲率无关.通过α_ro可以确定一个同步峰频与曲率的关系.     

对密近双星中致密星发射的X射线的一般特征的解释

本文研究了密近双星中的 X 射线源的发射机制.本文提出:在致密星(中子星或黑洞)的吸积所形成的 X 射线发射区中,电子对的产生起着重要的作用.这种模型可以定性地说明 X射线双星所具有的几个一般的观测特征,即:1.它们的 X 射线光度都在10~(36)—10~(38)尔格/秒范围中.2.X 射线能谱为幂形式,或热韧致形式.3.热韧致谱的温度数量级为10~K.4.当光度涨落时,能谱形式无明显变化.     

VLBI总体条纹拟合方法的应用及其效果

用总体条纹拟合求解各天线的延迟量和条纹率参数,可以提高与小天线相关基线的灵敏度。本文以射电致密陡谱源(CSS)3C43为例,就如何提高数据的信噪比,尽可能多地保留有效数据方面做了成功的尝试.从而十分有效地使用了总体条纹拟合方法.我们认为:对源结构的预知,配以恰当的处理技巧,能获取更多射电源结构信息,改善成图质量.     

活动星系核的多波段能谱及其发射机制──Ⅱ．红外连续辐射能谱

本文讨论了１６个红外强ＰＧ类星体的红外辐射能谱。我们假设这些活动星系核的红外谱是由非热辐射机制和尘埃的热辐射共同产生的，通过对红外包的最佳拟合，我们发现大多数ＰＧ类星体的红外包位于７一２４μ的中远红外区，尘埃的热辐射机制能很好地产生观测到的红外包。通过模拟能定量地说明尘埃产生的热致辐射在这些天体的红外谱中的相对重要性，在模型与观测值之间的拟合中，我们得到了在这些天体中核加热的尘埃区的大小、尘埃的分布等模型参数。     

变化磁场中相对论电子系集体的共振逆康普顿散射谱

强磁场中的共振逆康普顿散射(RICS)是产生伽玛射线的有效机制．在前文工作的基础上，导出强磁场中子星中具有幂律能谱的大量相对论电子沿中子星磁轴向外运动时在变化磁场中产生的集体RICS辐射谱(RICS谱光度)的基本公式．由此得到在中子星周边几种典型的低频辐射场中集体RICS辐射谱形的简单解析表示(如热轫致辐射场、黑体辐射场，以及非热低频幂律谱辐射场)，以便与实际观测谱形比较．计算表明：在满足匹配条件(即近似共振条件)下，RICS辐射效率很高，其谱形都是两段式(折断的)的幂律谱形式，与周边低频场性质无关．通过计算，再一次论证RICS机制是伽玛射线脉冲星和伽玛暴(GRBs)在高能射线段(硬X-射线和伽玛射线)辐射的一个理想的高效辐射机制。     

费米耀变体的X射线辐射

耀变体(blazar)的X射线辐射位于同步辐射的尾部及逆康普顿辐射的前部分,因此其辐射起源较为复杂.耀变体从射电到X射线波段辐射的谱能分布(SED)可用抛物线函数近似拟合.若将该拟合所得拟合曲线近似视为耀变体的物理谱,分析费米(Fermi)耀变体的X射线辐射,则结果表明:耀变体的X射线辐射包含同步辐射和逆康普顿辐射2个成份,并可用该拟合线将X射线的同步辐射和逆康普顿辐射成份进行简单分离;源的同步峰频越高,其同步辐射成份越多,而其逆康普顿辐射成份越少;在X射线1 keV处,对于平谱射电类星体(FSRQ)、低同步峰BL Lac天体(LBL)和高同步峰BL Lac天体(HBL),其同步辐射成份占总辐射的比例分别为17%、27%和73%;同步峰频与X射线1 keV处同步辐射流量密度有强正相关,而与逆康普顿辐射流量密度无相关;在X射线波段,LBL的辐射机制与FSRQ的类似.     

湍动等离子体散射对天体X射线谱的作用

天体(包括太阳)活动区常常伴随着出现等离子体湍动。这种湍动的散射作用,势必会大大改变该区产生出来的辐射谱的特征及“大气”结构。观测到的宇宙X射线源大多数具有较大的辐射谱指数,用通常的康普顿机制(或同步加速机制)来解释这种谱特征是困难的。但是,考虑到等离子体湍动散射对辐射转移过程的作用,这种困难即可克服,并可在很宽的谱指数范围内与观测谱相拟合。本文具体研究了等离子体湍动散射对康普顿过程的作用,得到了甚宽的X射线辐射谱,并从理论上得出了对应活动区的大气结构模型,与经验模型相吻合。这表明,考虑等离子体湍动散射对天体活动区所产生的辐射的作用是很重要的。     

星系中恒星形成率指针的比较研究

利用赫歇尔空间望远镜的H-ATLAS(Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey)SDP(Science Demonstration Phase)天区从紫外到亚毫米波段数据,结合星族合成方法和尘埃模型,计算了星系的红外总光度.在此基础上,分别针对强恒星形成星系和弱恒星形成星系,研究了利用紫外光度、红外光度和Hα谱线计算得到的恒星形成率(Star Formation Rate,SFR)的差异以及导致差异的内在物理起因.发现对于恒星形成活动强的星系,这3种恒星形成率指针给出的结果基本一致,弥散较小、只是在高恒星形成率端,利用紫外光度算得的恒星形成率比利用Hα谱线流量算得的恒星形成率略微偏小;而在低恒星形成率端,紫外光度指针偏大于Hα谱线指针;红外光度指针与Hα谱线指针在两端无明显偏差.对弱恒星形成星系,紫外光度、Hα谱线和红外光度3种恒星形成率指针存在明显的差异,且弥散较大.利用紫外光度和Hα谱线计算得到的恒星形成率的弥散和系统偏差随着星系年龄、质量的增加而增大.系统偏差增大的主要原因是利用紫外连续谱斜率β定标恒星形成活动较弱星系的消光时,高估了这些星系的紫外消光,使得消光改正后的紫外光度偏大.另外,MPA/JHU(Max Planck Institute for Astrophysics/Johns Hopkins University)数据库中弱恒星形成星系的恒星形成率SFR(Hα)比真实值偏低.