伽马暴甚高能余辉电磁级联辐射研究

作     者：熊仁杰 

作者单位：贵州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄晓利

授予年度：2024年

学科分类：07[理学] 070401[理学-天体物理] 0704[理学-天文学] 

主      题：伽马暴射线暴 相对论性喷流 辐射机制 电磁级联辐射 

摘      要：伽马射线暴是宇宙中大质量恒星塌缩或双致密星并合产生的极端剧烈爆发现象,其余辉产生于相对论性喷流与外部介质环境相互作用。首例准Te V甚高能余辉GRB 190114C,以及史上最亮伽马暴GRB 221009A的成功观测,标志着伽马暴甚高能余辉时代的到来。伽马暴余辉的多波段光变、宽波段能谱分析可以揭示喷流中粒子加速、辐射机制以及介质环境信息。 在均匀和星风两种不同介质环境下,我们考虑相对论性喷流中高能光子与低能光子碰撞湮灭并产生正负电子对,通过γγ湮灭过程产生的0)±对的级联辐射过程与初级电子辐射的共同作用可以很好地解释早期余辉光变曲线。观测表明,部分伽马暴早期光学和X射线余辉光变曲线呈现不同的光变曲线,尤其是早期光学光变曲线呈现平台特征,而相应的X射线光变并未出现这一平台。我们的研究结果表明,均匀介质环境下的电磁级联辐射可以很好地解释这一观测差异,我们也将该理论用于GRB 080310和GRB 050801并成功解释其早期光学的平台辐射。而早期光学平台的观测特征表明伽马暴喷流中可能存在显著的双光子湮灭过程,从而抑制了Te V余辉辐射成分。此外,部分伽马暴的早期光学余辉光变曲线呈现缓慢下降的趋势。我们联合拟合分析GRB 080413A的光学和X射线余辉光变和能谱,结果表明星风介质环境下的电磁级联辐射可以很好地解释这一观测特征。