【摘 要】
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伽玛射线暴(简称伽玛暴,Gamma-Ray Burst)是一类宇宙空间中射线流量突然快速增亮的天文现象,是能量仅次于大爆炸的剧烈爆发事件。1997年人们发现伽玛暴的余辉,观测得到伽玛暴的红移,从而确定了伽玛暴的宇宙学起源。经过几十年的观测和研究,人们大致建立了伽玛暴物理的基本图像:瞬时辐射来自于伽玛暴外流体内部的能量耗散(内激波或者磁重联过程),而多波段余辉辐射来自于伽玛暴喷流与周围介质的相互作用
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伽玛射线暴(简称伽玛暴,Gamma-Ray Burst)是一类宇宙空间中射线流量突然快速增亮的天文现象,是能量仅次于大爆炸的剧烈爆发事件。1997年人们发现伽玛暴的余辉,观测得到伽玛暴的红移,从而确定了伽玛暴的宇宙学起源。经过几十年的观测和研究,人们大致建立了伽玛暴物理的基本图像:瞬时辐射来自于伽玛暴外流体内部的能量耗散(内激波或者磁重联过程),而多波段余辉辐射来自于伽玛暴喷流与周围介质的相互作用。由于伽玛暴具有极高的光度,人们能够在高红移处观测到它们,因此伽玛暴也被认为是探测早期宇宙的有力工具。然而与Ia型超新星相比,伽玛暴的光度覆盖了几个数量级,无法直接应用于宇宙学的研究。但伽玛暴瞬时辐射与余辉阶段的物理参数之间存在一定的相关性,基于这些相关性,我们可以像Ia超新星一样把伽玛暴作为标准烛光来限制暗能量和宇宙学参数。在伽玛暴的分类中存在着一类特殊的伽玛暴,称为“平台”伽玛暴,它的观测特征是在X射线余辉中有一个缓慢衰减的阶段,然后是一个正常衰减的阶段。正常衰减阶段符合外激波模型的预测,而平台阶段通常被认为是由于某种额外的能量注入到外激波中,可能来自中心引擎的持续注入。因此,对X射线平台的观测可以帮助约束各种中心引擎模型。此外,在平台伽玛暴中,发现了一些较好的相关关系。Xu&Huang(2012)发现,在各向同性瞬时辐射能、平台结束时间及平台光度之间存在L–T–E三参数关系。本人硕士期间的研究工作主要针对这类“平台”伽玛暴,基于马尔可夫链蒙特卡洛方法,通过对L–T–E三参数关系的拟合,探讨其背后的物理机制;通过“平台”相关参数计算中心磁星的磁场与周期,对中心引擎的磁星模型及可能的能量提取机制进行了研究。论文的具体内容如下。第一章是对伽玛射线暴的研究现状的综述,介绍了伽玛暴的基本图像、余辉的观测与理论、中心引擎的黑洞及磁星模型。第二章中我们收集了Swift卫星观测到的174个“平台”伽玛暴,用这个扩大的样本进行统计研究,拟合了L-T-E三参数关系,进一步证实了L-T-E三参数关系的存在,并讨论了L–T–E相关性背后的物理机制;此外,我们还关注了两类特殊的伽玛暴,即短暴和“内部平台”伽玛暴,两类伽玛暴或都符合L-T-E三参数关系,暗示着这两类伽玛暴与磁星模型之间可能存在的关系。在第三章中,我们针对“平台”伽玛暴,采用磁偶极辐射模型计算了其中心磁星的磁场和周期,我们发现磁场与周期之间可能存在着相关关系,我们讨论了该相关关系对中心引擎模型的启示;我们引入了能量注入效率,研究了能量注入效率下磁星参数的变化。第四章总结了本人硕士期间的主要工作,并列举了仍有待进一步探讨的问题,提出了下一步研究工作的思路。
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