伽玛暴中的谱能关系

摘要

伽玛暴是发生在宇宙学距离上伽马射线突然增强的现象。它具有时标短，能量高，光变曲线复杂等特点，是大爆炸以来宇宙中最大的能量爆发事件。本文综述了伽玛暴及其余辉的观测进展和基本模型及其进展，并详细介绍了本人在攻读硕士学位期间所做的火球多普勒效应对伽玛暴谱硬度的影响和伽玛暴060218中的Ep-Flux关系两个工作。
　　 第一个工作是对基于高对称膨胀火球研究了谱的硬度Fp的演化（Ep是UFu谱中的峰值），膨胀火球表面的多普勒效应是最主要的因素。并且发现Ep的演化曲线经历了下降到上升再衰减的演化（分别称为A，B，C三个阶段）。A阶段的峰值对应脉冲光变曲线的开始。由于多普勒效应在B阶段并不显著，对应脉冲的上升部分，B阶段的斜率反映了相应内禀谱的演化和它的本地脉冲的形状。C阶段对应脉冲的衰减部分，多普勒效应比较显著，总是单调的减少并且不反映对应内禀谱的演化。研究12个FRED脉冲样本（它们的峰值能量可以在Kaneko et al的工作中找到）表明拟合FRED脉冲峰值能量的演化特征与我们的预言是非常一致的。
　　 第二个工作是研究了GRB060218中的Ep-Flux关系，GRB060218是一个低光度的长暴，在总的持续时间内的时间积分谱中是符合Amati关系的（即Ep oc E1/2iso），选择了GRB060218光变曲线下降段的11个时间分辨谱去计算它的Flux-Ep线性关系，用对数形式画出Flux-Ep，线性拟合log Ep与logF的斜率为0.3522，也就是F oc E0.3533p，这与统计得到的标准值F oc E2p的硬度一强度关系有很大的偏离。由于GRB060218是典型的单脉冲暴，为了类比，找到了BATSE观测到的其它的9个典型单脉冲暴和3个多脉冲暴的光变曲线的下降段的时间分辨谱，得到log Ep与log F的线性拟合斜率范围是从0.613到3.36，对这些样本暴的斜率分布进行高斯拟合，GRB060218的Flux-Ep拟合斜率在高斯拟合中的置信度在3σ之外。也就是GRB060218光变曲线下降段Flux-Ep关系相比其它典型的单脉冲暴和多脉冲暴光变曲线下降段是有很大不同的。

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声明

前言

第一章伽玛暴观测进展和基本模型极其进展

1.1主要的观测卫星和观测进展

1.1.1 Swift卫星和Fermi卫星

1.1.2主要的观测进展

1.1.3短暴VS长暴，Type I vs TypeⅡ

1.1.4低光度暴和高光度暴的发生率

1.1.5光学亮暴与光学暗暴

1.2标准火球模型及其进展

1.2.1相对论运动

1.2.2两个坐标系三个时标

1.2.3火球的演化，特征半径和时间

1.2.4火球模型进展

1.3辐射机制

1.3.1 单电子的同步辐射

1.3.2 电子系集体的同步辐射

1.3.3 逆康普顿散射

1.4伽玛暴余辉的物理特征和起源模型

1.4.1规范的X射线余辉光变曲线

1.4.2 X射线余辉光变曲线Steep decay phase

1.4.3 X射线余辉光变曲线Shallow decay phase

1.4.4 X射线余辉光变曲线中的X-ray flares

1.4.5伽玛暴中的经验关系

1.5 X-ray flashes的模型解释

1.5.1 X-ray flashes与正常暴本质相同的模型解释

1.5.2 X-ray flashes与正常暴本质不同的模型解释

第二章火球多普勒效应对伽玛暴谱硬度演化的影响

2.1引言

2.2在FRED脉冲中观测到的谱硬度的演化

2.3峰值能量的一般分析

2.3.1恒定静止坐标系谱的情况

2.3.2静止坐标系辐射形式随时间变化的情况

2.3.3其它静止坐标系谱的情况

2.4结论和讨论

第三章伽玛暴060218 Flux-Ep关系与典型单脉冲暴的比较

3.1引言

3.2数据来源

3.3数据处理

3.4与单脉冲暴的比较

3.5总结与讨论

第四章问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况