伽玛射线暴（伽玛暴）余辉是喷流与外部介质相互作用产生,多波段观测数据反映了辐射区的粒子加速、辐射机制和介质环境信息。宽波段的能谱,尤其是甚高能能区的观测对揭示这些关键信息非常重要。首例准TeV（sub-TeV）伽玛暴高能余辉事例GRB 190114C的观测,证实其宽波段的余辉辐射谱是由喷流中的相对论性电子同步辐射和逆康普顿散射过程共同主导。本博士论文首先简要综述伽玛暴及其余辉的观测进展,并对高能余辉辐射物理作比较详细的阐述,随后介绍我们关于伽玛暴余辉高能辐射性质研究的相关结果。我们首先在正向激波框架下,考虑高能光子的湮灭和逆康普顿散射的Klein-Nishina效应,深入研究伽玛暴喷流在不同介质环境中的余辉高能辐射性质。结果表明,同步自康普顿的辐射流量与伽玛暴所在环境的介质密度相关,同时高能光子的吸收也随着介质密度的增加而更加显著。在星风环境下,同步自康普顿辐射成分和同步辐射成分的流量比值随时间快速减小。反之,在均匀介质环境中减小更缓慢。在这两种不同的介质环境中,同步自康普顿辐射的光变曲线也呈现明显的区别。此外,我们研究了由于高能光子吸收而产生的电磁级联辐射。在典型介质密度的均匀介质环境中,电磁级联辐射效应明显,主要反映在早期光学的辐射中。而在典型介质密度的星风环境下,电磁级联辐射反映在光学、X射线、Ge V等各个能段上,从而影响伽玛暴早期余辉辐射。GRBs 190114C,130427A,180720B这三例伽玛暴的余辉辐射观测能谱均表明伽玛暴余辉辐射起源于同步辐射和同步自康普顿过程。我们采用同步辐射和同步自康普顿辐射模型对这三个伽玛暴的早期余辉能谱进行拟合。我们的分析结果表明,GRBs 190114C,130427A,180720B早期余辉辐射能谱的同步辐射峰值能量、同步辐射光度,以及对应的洛伦兹因子三个量遵循伽玛暴瞬时辐射光子能量,辐射光度,和喷流初始洛伦兹因子之间的关系。此外,为了研究伽玛暴晚期余辉是否同样遵循这个关系,我们计算了伽玛暴晚期余辉的同步辐射成分并检验这个关系。研究结果表明,伽玛暴晚期余辉的同步辐射成分仍然遵循伽玛暴瞬时辐射光子能量、辐射光度,初始洛伦兹因子之间的关系,但是不遵循辐射光度和辐射光子能量之间的关系。我们的研究结果表明,在同步辐射理论框架下,伽玛暴瞬时辐射的光子能量,辐射光度和初始洛伦兹关系在某些伽玛暴的瞬时辐射和余辉辐射阶段中普遍适用,但是其理解和解释仍然有待进一步研究。伽玛暴和活动星系核的高能辐射都是由喷流辐射主导。我们选择蝎虎天体,平谱射电类星体,窄线塞弗特1型星系,以及伽玛暴瞬时辐射样本,以研究活动星系核同步辐射物理参量是否遵循伽玛暴瞬时辐射三参量关系。研究结果表明,活动星系核不遵循伽玛暴瞬时辐射峰值光子能量,辐射光度与初始洛伦兹因子之间的关系。此外,平谱射电类星体和窄线塞弗特1型星系同步辐射的同步辐射峰值能量、同步辐射光度以及相应的多普勒因子之间存在相关性。但是这一关系不同于伽玛暴瞬时辐射三参量关系。平谱射电类星体和窄线塞弗特1型星系中,其辐射光度和喷流的多普勒因子之间存在强烈的依赖关系,但是其依赖指数与伽玛暴喷流并不相同。我们的研究结果表明,伽玛暴喷流中的初始洛伦兹因子也许直接反映了辐射区的动能,而辐射光子能量、辐射光度与初始洛伦兹因子的依赖关系也许共同反映了喷流的辐射物理和喷流功率。综上所述,本博士论文工作以少数几个具有准Te V能区高能余辉辐射的伽玛暴为个例开展研究,我们发现甚高能余辉辐射显著依赖于介质特性。在介质密度较大的环境中,同步自康普顿的流量更高,而高能光子的吸收也更显著。喷流中的高能光子湮灭形成的级联辐射能显著地影响早期余辉的光学和X射线辐射,这可能解释了伽玛暴极早期光学和X射线余辉的多样性光变行为。目前探测到的少数几个具有甚高能余辉的伽玛暴瞬时均满足暴本身辐射的Lp,iso-Ep,z-Γ0关系,尤其是我们揭示了喷流余辉辐射的同步辐射成分也很好地满足这个关系,为解开暴本身辐射机制提供了线索。进一步地,我们基于这个参量关系比较研究了活动星系核喷流辐射与伽玛暴喷流的辐射性质。鉴于伽玛暴甚高能余辉观测窗口刚刚被打开,新一代切伦科夫望远镜阵列CTA和高海拔宇宙线观测站LHAASO将以前所未有的灵敏度为深入和全面研究伽玛暴喷流的粒子加速和辐射机制提供新的机遇。