磁星作为伽玛暴中心能源的辐射性质

论文摘要

伽玛射线暴（GRB）是宇宙中恒星尺度,极端剧烈的γ射线爆发现象。至Swift-Fermi卫星观测时代以来,伽玛暴一直处于天体物理研究的热门领域。一般认为,伽玛暴的中心引擎可归为两类:恒星级黑洞或新生的毫秒磁星,通过消耗转动能或吸积来驱动相对论性的喷流,形成的喷流迅速向外延展,快慢壳层在向外延展过程中相互碰撞形成内激波,产生相对应的瞬时辐射,喷流与星际介质/星风相互作用形成外激波,产生多波段的余辉辐射。本人在硕士阶段的工作主要是报道第一手光学数据和探究毫秒磁星中心引擎的辐射机制。本文对新生磁星与超吸积黑洞中心能源的相关辐射机制有简单的介绍,其中对于磁星的辐射行为有比较细致的探究。本文报道的第一例伽玛暴为GRB 150910A,其γ射线与X射线同时呈现内部平台（缓慢下降的行为）,它的光学R波段数据来自KAIT观测,光学余辉的光变演化行为可以用简单的外激波模型拟合。Y射线/早期X射线呈现内部平台的特征,很难用标准的正向激波模型去拟合,需要考虑中心引擎长时标,持续性的能量注入。其BAT与XRT,XRT-Optical联合谱拟合结果表明平台的辐射来自于中心引擎的内部活动,可能来源于磁星的磁星风的能量注入过程。光学的辐射属于外激波贡献,并且余辉晚期的光变曲线可采用外激波模型下的薄壳层的正向激波成分进行解释。理论分析表明这个暴的内部平台可能与中心引擎为新生毫秒磁星相关。本文通过磁星风辐射光度及其中子星状态方程,限制得到磁星表面的磁场强度范围:1.02≤Bp,15≤1.80G;新生磁星的旋转周期范围:1≤P,15≤1.77ms。其中考虑到新生毫秒磁星的旋转周期的最低下限1ms,得出磁星风辐射效率大于32%。其旋转周期及表面磁场强度都在合理量的范围内,且光变特征非常符合新生毫秒磁星的演化过程。我们探究了 x射线平台及之后出现耀发特征的一类伽玛暴,发现晚期X射线耀发行为可能与磁星塌缩为新生黑洞的辐射相关。毫秒磁星的中心质量过大或者旋转变慢都会导致其维持不了自身引力塌缩为黑洞,新生的黑洞会再次吸积部分已经被瓦解的物质,也就是黑洞的回落吸积过程。物质被吸积使得黑洞旋转加速,导致光变曲线迅速上升,再通过BZ机制释放能量,黑洞旋转变慢,光变峰值之后快速的下降。回落吸积模型能够很好的解释平台后耀发的行为,从而限制出新生黑洞的一些相关参数。

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摘要

Abstract

第一章伽玛暴的研究现状

1.1 伽玛暴简介

1.2 伽玛暴的前身星

1.3 伽玛暴的观测概述

1.3.1 瞬时辐射的观测特征

1.3.2 余辉观测及理论解释

1.4 火球模型

1.5 外激波

1.5.1 激波的跳跃条件

1.5.2 余辉的标准模型

1.5.3 后余辉的标准效应

第二章伽玛暴的中心能源理论

2.1 超吸积的黑洞

2.2 新生的毫秒磁星

2.2.1 磁星瞬时辐射的起源

2.2.2 磁偶极辐射及引力波辐射

2.2.3 磁星的回落吸积辐射

2.3 晚期中心引擎的重新活动:黑洞vs磁星

2.3.1 伽玛暴的X射线闪烁

2.3.2 X射线:“平台”

第三章毫秒磁星的辐射性质

3.1 GRB 150910A:γ射线与x射线的平台特征

3.1.1 多波段观测

3.1.2 数据处理与分析

3.1.3 新生磁星的参数限制

3.2 GRB 160131A:X射线闪烁-磁星塌缩黑洞的信号?

3.3 结果与讨论

第四章问题及展望

参考文献

致谢

硕士期间论文发表情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谢浪

导师: 梁恩维

关键词: 伽玛射线暴,毫秒磁星,黑洞,相对论性喷流

来源: 广西大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 广西大学

分类号: P172.3

总页数: 67

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