本文關(guān)鍵詞：Fermi時代伽瑪射線暴相關(guān)研究　出處：《南京大學》2011年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：伽瑪射線暴(簡稱伽瑪暴)是一種來自遙遠太空中的伽瑪光子短時標強烈閃耀的現(xiàn)象�？雌饋�,它隨機出現(xiàn),不可預測,空間方向上完全雜亂無章。通常,它們以一個簡短的伽瑪光子的爆發(fā)形式開始出現(xiàn)在探測器的視野中,然后以余輝的形式出現(xiàn)在其他各個長波段低能量的電磁輻射波段中,例如包括X射線,紫外線,可見光,紅外線,以及射電波段。一般說來,它們中的大多數(shù)在被探測到的數(shù)天至幾個月內(nèi)都會漸漸衰減,直至完全消失。 本文第一章,我們簡要回顧了伽瑪暴自從大約四十年前被發(fā)現(xiàn)以來的主要階段性(Vela, BATSE/CGRO, Beppo-SAX和HETE-2)觀測進展；描述了自美國國家航空航天局的Swift衛(wèi)星升空以來觀測到的X射線波段光變曲線最新結(jié)果(特別重點描述了緩衰減和X射線耀發(fā))；對比了不同的理論模型優(yōu)缺點。這些模型力圖給上述現(xiàn)象一個合理自洽的解釋,然而由于X射線余輝中體現(xiàn)出來的多樣性,至今沒有簡單的經(jīng)驗模型給人完全信服的描述,因此對新一代的探測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空間天文實驗室的構(gòu)造,基本任務計劃,自其升空至今約3年以來我們得到伽馬暴高能輻射的初步觀測結(jié)果,以及相關(guān)被建議的理論解釋。通過比較現(xiàn)存理論對觀測新特性(LAT高能延遲,高能光譜的額外成分以及截斷)的解釋,我們發(fā)現(xiàn),這些觀測進展,給本來比較成功并看似成熟的理論模型帶來了很多難題,使得理論解釋變得越來越復雜,并時而相互矛盾。在尋求更為自洽的解釋同時,對觀測新特性的普遍性確認也尤為必要,因此對大樣本獲得的需要將推動我們未來的工作。 本文第三章,針對Fermi空間實驗室觀測到的LAT高能延遲的現(xiàn)象,作者和導師首創(chuàng)了“結(jié)構(gòu)化噴流”外激波模型。通過對三個被Fermi GBM-LAT以及Swift等多個探測器同時觀測到具有多波段瞬時輻射和余輝數(shù)據(jù)的伽馬射線暴(GRBs 080916C,090902B,090926A)的光變曲線和含時譜進行擬合,我們研究了它們的高能輻射可能的產(chǎn)生源,并且建議它們早期的GeV輻射跟晚期射電,光學和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)生于以下過程：由于中心引擎活動,可能來自于吸積,也可能來自于重子污染減弱,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。當晚期的相互并和殼層在星風泡環(huán)境掃過的時候,在泡邊緣向均勻星際介質(zhì)過渡時會產(chǎn)生短暫的光變耀變或鼓包。另外,由于GeV和亞GeV的光子來自不同的源,后者只為前者提供一個背景,我們可以適當放松對噴流的整體洛倫茲因子的限制(之前的討論推測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)密切的超級星風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觀測到的高能瞬時輻射現(xiàn)象。這些新的觀測結(jié)果同樣也給已經(jīng)建立起的理論框架帶來了新的挑戰(zhàn)和啟發(fā)。因此新的理論假說或模型毫無疑問將會對高能粒子物理和天體物理的研究產(chǎn)生重要貢獻。 最后在本文第五章中,我們簡單回顧了本文的主要內(nèi)容,總結(jié)了我們模型的優(yōu)點,并認識到我們的模型的不足,初步討論了解決相關(guān)問題的研究方向,并對Fermi時代的伽馬暴研究課題做了一定展望。同時分享了一點對自己下一步攻讀博士學位項目期間的相關(guān)能力獲得的期望。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P172.3

【參考文獻】

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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：1326071