光球层模型解析伽马暴四个经验关系

中国科学院紫金山天文台研究员范一中、韦大明和博士张富文与美国宾夕法尼亚州立大学博士张彬彬（以下简称该团队）合作，利用光球层模型简练并自洽地解释了伽马暴的4个经验关系，包括“瞬时辐射峰值频率—光度”关系、“瞬时辐射峰值频率—外流体初始洛仑兹因子”关系、“瞬时辐射光度—外流体初始洛仑兹因子”关系以及“瞬时辐射峰值频率—伽马暴辐射效率”关系。相关论文近日已由《天体物理学期刊》在线发表。伽马射线暴（简称伽马暴）是宇宙中最为极端的天文现象之一。其研究还存在很多重要谜团，例如，瞬时辐射的物理起源目前仍众说纷纭，被广泛讨论的物理模型就有内激波模型、光球层模型以及“加农炮”模型等。可靠地区分这些模型是当前伽马暴物理研究领域的重要课题之一，因为这将提供人们迫切希望准确了解的两方面的关键信息——伽马暴中心引擎的具体形式（黑洞或中子星）以及能量提取的主要方式（磁活动过程还是中微子过程）。光球层模型中伽马暴的瞬时辐射光子主要来自于光球层或光深高达数十处的（准）黑体辐射，其初始外流体主要是由正负电子对、光子以及少部分重子组成。一般认为在这种情况下，中心引擎是一个黑洞而且能量是通过中微子过程提取。该团队的观点得到了GRB 090902B数据的强力支持。 GRB 090902B是Fermi卫星发现的一个非常明亮的伽马暴，具有高质量的宽波段能谱。国际上多个研究组独立分析发现，该暴包含一个占主导地位的黑体谱辐射成分，无可争议地表明了其瞬时辐射主要来自于光球层。该团队对GRB 090902B的进一步研究发现，这个暴时间分辨的黑体辐射成分参量间的关系与其他暴的统计关系完全一致。最直观可能的物理解释，就是相当部分的伽马暴的瞬时辐射主要来自于光球层甚至更大光深的位置，我们通常看到的非热辐射谱或是来自系列热辐射谱的叠加，或是因为初始的黑体辐射在逃逸外流体过程被一些复杂物理过程所改变。（来源：中国科学报张沔）