本文關(guān)鍵詞：Fermi時(shí)代伽瑪射線暴相關(guān)研究　出處：《南京大學(xué)》2011年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：伽瑪射線暴(簡(jiǎn)稱(chēng)伽瑪暴)是一種來(lái)自遙遠(yuǎn)太空中的伽瑪光子短時(shí)標(biāo)強(qiáng)烈閃耀的現(xiàn)象�？雌饋�(lái),它隨機(jī)出現(xiàn),不可預(yù)測(cè),空間方向上完全雜亂無(wú)章。通常,它們以一個(gè)簡(jiǎn)短的伽瑪光子的爆發(fā)形式開(kāi)始出現(xiàn)在探測(cè)器的視野中,然后以余輝的形式出現(xiàn)在其他各個(gè)長(zhǎng)波段低能量的電磁輻射波段中,例如包括X射線,紫外線,可見(jiàn)光,紅外線,以及射電波段。一般說(shuō)來(lái),它們中的大多數(shù)在被探測(cè)到的數(shù)天至幾個(gè)月內(nèi)都會(huì)漸漸衰減,直至完全消失。 本文第一章,我們簡(jiǎn)要回顧了伽瑪暴自從大約四十年前被發(fā)現(xiàn)以來(lái)的主要階段性(Vela, BATSE/CGRO, Beppo-SAX和HETE-2)觀測(cè)進(jìn)展；描述了自美國(guó)國(guó)家航空航天局的Swift衛(wèi)星升空以來(lái)觀測(cè)到的X射線波段光變曲線最新結(jié)果(特別重點(diǎn)描述了緩衰減和X射線耀發(fā))；對(duì)比了不同的理論模型優(yōu)缺點(diǎn)。這些模型力圖給上述現(xiàn)象一個(gè)合理自洽的解釋,然而由于X射線余輝中體現(xiàn)出來(lái)的多樣性,至今沒(méi)有簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒o人完全信服的描述,因此對(duì)新一代的探測(cè)器致力于更大樣本量的獲得之需求更為迫切。 本文第二章,我們概述了FGST/GLAST空間天文實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)造,基本任務(wù)計(jì)劃,自其升空至今約3年以來(lái)我們得到伽馬暴高能輻射的初步觀測(cè)結(jié)果,以及相關(guān)被建議的理論解釋。通過(guò)比較現(xiàn)存理論對(duì)觀測(cè)新特性(LAT高能延遲,高能光譜的額外成分以及截?cái)?的解釋,我們發(fā)現(xiàn),這些觀測(cè)進(jìn)展,給本來(lái)比較成功并看似成熟的理論模型帶來(lái)了很多難題,使得理論解釋變得越來(lái)越復(fù)雜,并時(shí)而相互矛盾。在尋求更為自洽的解釋同時(shí),對(duì)觀測(cè)新特性的普遍性確認(rèn)也尤為必要,因此對(duì)大樣本獲得的需要將推動(dòng)我們未來(lái)的工作。 本文第三章,針對(duì)Fermi空間實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)到的LAT高能延遲的現(xiàn)象,作者和導(dǎo)師首創(chuàng)了“結(jié)構(gòu)化噴流”外激波模型。通過(guò)對(duì)三個(gè)被Fermi GBM-LAT以及Swift等多個(gè)探測(cè)器同時(shí)觀測(cè)到具有多波段瞬時(shí)輻射和余輝數(shù)據(jù)的伽馬射線暴(GRBs 080916C,090902B,090926A)的光變曲線和含時(shí)譜進(jìn)行擬合,我們研究了它們的高能輻射可能的產(chǎn)生源,并且建議它們?cè)缙诘腉eV輻射跟晚期射電,光學(xué)和X射線余輝具有不同于GBM亞GeV光子的源。這些光子它們產(chǎn)生于以下過(guò)程：由于中心引擎活動(dòng),可能來(lái)自于吸積,也可能來(lái)自于重子污染減弱,連續(xù)被噴出一系列整體洛倫茲因子漸次增大的殼層。這些結(jié)構(gòu)化噴流通過(guò)外激波的同步加速輻射產(chǎn)生GeV波段從上升到下降的早期光變。當(dāng)晚期的相互并和殼層在星風(fēng)泡環(huán)境掃過(guò)的時(shí)候,在泡邊緣向均勻星際介質(zhì)過(guò)渡時(shí)會(huì)產(chǎn)生短暫的光變耀變或鼓包。另外,由于GeV和亞GeV的光子來(lái)自不同的源,后者只為前者提供一個(gè)背景,我們可以適當(dāng)放松對(duì)噴流的整體洛倫茲因子的限制(之前的討論推測(cè)這些極端噴流的最小洛倫茲因子大于1000),這種放寬從物理上講更為自然。特別地,通過(guò)我們的擬合,我們發(fā)現(xiàn)Fermi-LAT事件更可能發(fā)生在較低星際介質(zhì)密度環(huán)境(此處Klein-Nishina效應(yīng)壓制了同步自康普頓散射),這一環(huán)境極有可能是由與恒星形成關(guān)聯(lián)密切的超級(jí)星風(fēng)泡或貧金屬豐度前身星(恒星演化晚期質(zhì)量損失小)或Ib/c型超新星造成。我們的工作一經(jīng)投稿立即引起來(lái)廣泛關(guān)注。 本文第四章,我們列舉了一些除伽馬暴以外被Fermi觀測(cè)到的高能瞬時(shí)輻射現(xiàn)象。這些新的觀測(cè)結(jié)果同樣也給已經(jīng)建立起的理論框架帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和啟發(fā)。因此新的理論假說(shuō)或模型毫無(wú)疑問(wèn)將會(huì)對(duì)高能粒子物理和天體物理的研究產(chǎn)生重要貢獻(xiàn)。 最后在本文第五章中,我們簡(jiǎn)單回顧了本文的主要內(nèi)容,總結(jié)了我們模型的優(yōu)點(diǎn),并認(rèn)識(shí)到我們的模型的不足,初步討論了解決相關(guān)問(wèn)題的研究方向,并對(duì)Fermi時(shí)代的伽馬暴研究課題做了一定展望。同時(shí)分享了一點(diǎn)對(duì)自己下一步攻讀博士學(xué)位項(xiàng)目期間的相關(guān)能力獲得的期望。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：P172.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 ;Short-living Supermassive Magnetar Model for the Early X-ray Flares Following Short GRBs[J];Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics;2006年05期

2 ;Gamma-Ray Bursts in the Swift Era[J];Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics;2007年01期

3 ;The Synchrotron-self-Compton Radiation Accompanying Shallow Decaying X-Ray Afterglow:the Case of GRB 940217[J];Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics;2007年04期

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本文編號(hào)：1326071