皇家88平台注册,科技日报昆明6月24日电
记者24日从云南天文台获悉,国际期刊《天体物理学杂志》最新在线发表了该台刘杰英博士和毛基荣研究员的一项研究成果,他们对超长伽马射线暴源GRB
130925A余辉的X射线热辐射起源进行了理论解释,认为该源10千电子伏特以上的热X射线辐射,起源于富金属尘埃星风中的热韧致辐射过程。

据观察者网从中国科学院云南天文台网站获悉,近期,天体物理学杂志在线发表了中国科学院云南天文台刘杰英博士和毛基荣研究员的研究成果。他们对超长伽玛射线暴源—GRB
130925A余辉的X射线热辐射起源进行了理论解释,认为该源10
keV以上的热X射线辐射起源于富金属/尘埃星风中的热韧致辐射过程。

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毛基荣介绍,伽马射线暴是宇宙中最为剧烈的爆发现象,辐射持续时间从几毫秒到几千秒不等。爆发阶段的辐射一般被称为瞬时辐射,而爆发结束后在X射线、光学、射电等更低能段持续更久的辐射一般被称为余辉。X射线余辉阶段的辐射谱通常呈现非热的幂律分布,由相对论电子的同步加速辐射产生。近些年,在一些X射线余辉观测中也发现了热成分。虽然光学厚的黑体辐射可以用于拟合这一热成分,但是,余辉中光学厚的情况却难以出现。

伽玛射线暴是宇宙中最为剧烈的爆发现象,辐射持续时间从几毫秒到几千秒不等。爆发阶段的辐射一般被称为瞬时辐射,而爆发结束后在更低能段(如X射线、光学、射电)持续更久的辐射一般称为余辉。X射线余辉阶段的辐射谱通常呈现非热的幂律分布,由相对论电子的同步加速辐射产生。近些年,在一些X射线余辉观测中也发现了热成分。虽然光学厚的黑体辐射可以用于拟合这一热成分,但是,余辉中光学厚的情况却难以出现。

2017年8月17日激光干涉引力波天文台LIGO/Virgo首次直接探测到了双中子星并合事件的引力波辐射。在LIGO/Virgo合作组宣布其引力波信号之前,美国Fermi卫星的伽马暴监视器就报道了一个短时标伽马暴信号GRB
170817A。事实上,早在1989年科学家就曾推测双中子星并合不仅产生引力波信号,还可能产生短暴。只是通常认为短暴的外流体运动的速度非常接近光速。由于狭义相对论的辐射集束效应以及伽马暴外流体一般集中在一个小的张角范围,所产生的伽马暴只能在一个很小的立体角区间能够被探测到。

他们采用轫致辐射对GRB
130925A的X射线热成分进行了理论分析,认为这是一个超长暴,其第一次爆发周期持续了约900秒,而第二个爆发周期长达20003000秒。已有研究认为,这个源的前身星被认为是蓝超巨星或是红超巨星,这意味着它的余辉辐射发生在很大的火球半径处。另外,该源的宿主星系消光强,并具有高金属丰度特征,这一环境可以提供丰富的电离粒子。

他们采用轫致辐射对GRB 130925A的X射线热成分进行了理论分析。GRB
130925A是一个超长暴,其第一次爆发周期持续了约900秒,而第二个爆发周期长达2-3千秒。已有研究认为,GRB
130925A这个源的前身星被认为是蓝超巨星或是红超巨星,这意味着它的余辉辐射发生在很大的火球半径处。另外,该源的宿主星系消光强,并具有高金属丰度特征,这一环境可以提供丰富的电离粒子。

在2017年之前,短暴的一些观测特征,尤其是在少数几例短暴中发现的“巨新星/千新星”强烈支持短暴的中子星并合起源模型。因此,学界公认中子星并合的高频引力波信号会与短暴成协,但一般认为成协的概率很低,约为1%。在首例双中子星并合的引力波事件中就探测到后随的短暴,的确出乎所有人的意料。值得指出的是GRB
170817A尽管是一个短暴,但所观测的各向同性辐射能量仅为1046-1047
erg,比之前探测到的最暗的短暴要低2个数量级。所以并不清楚GW170817这样的中子星并合事件是否真的能产生宇宙更深处的那些“明亮”短暴。

他们分析了该源爆发1.8天后的两组X射线辐射数据,认为当激波在扫过距离源中心一定距离的星风物质时,物质温度升高并导致粒子有效电离,经轫致辐射冷却平衡,产生余辉阶段的X射线辐射。通过对比观测辐射谱,他们确定了周围星风的数密度以及电子温度。这项结果预示着,通过类似X射线望远镜对超长暴的观测,人们可以对伽马射线暴前身星的物理过程及其周边环境给出很好的限定。

作者分析了该源爆发1.8天后的Swift-XRT和NuSTAR
的X射线辐射数据,认为当激波在扫过距离源中心约1018
cm的星风物质时,物质温度升高并导致粒子有效电离,经轫致辐射冷却平衡,产生余辉阶段的X射线辐射。通过对比观测辐射谱,他们确定了周围星风的数密度以及电子温度。这项结果预示着,通过类似NuSTAR的X射线望远镜对超长暴的观测,人们可以对伽玛射线暴前身星的物理过程及其周边环境给出很好的限定。

图1:一些已知红移的短暴的各向同性辐射能量的分布。蓝色标识的那些源是图2中的那些具有长期X射线余辉辐射的源。从此图可见,GRB
170817A显著弱于其它的“明亮”短暴。

该研究得到国家自然科学基金和中国科学院百人计划以及云南省海外人才项目支持。

考虑到伽马暴本身的辐射起源尚不清楚,中国科学院紫金山天文台的一个研究组把目光转向了晚期余辉的统计研究,以图建立GW170817与明亮短暴的直观观测联系。这是因为如果GW170817产生与明亮短暴类似的喷流,由于喷流的运动方向偏离观测者视线,因此在伽马暴阶段以及早期余辉阶段所探测到的辐射都会被压低。相对论性的伽马暴喷流在扫过暴周介质时会逐渐减速。当喷流的洛伦兹因子低于之后,此时的相对论集束效应不再重要;也就是说不同视线方向的喷流的余辉辐射非常相似,都进入非常快速的下降阶段。

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