（天体物理专业论文）伽玛暴谱和同步曲率辐射.pdf

摘要 伽玛暴( g a m m a - r a yb u r s t ，g r b ) 是宇宙中的一种短时标的伽玛射线 爆发现象。自1 9 6 7 年发现以来，对它的研究已成为当今天体物理的热点之 一。1 9 9 1 年n a s a 的c o m p t o n 伽玛射线天文台( c o m p t o ng a m m a r a yo b s e r v a - t o r nc g r o ) 的上天大大促进了对伽玛暴本身的空间分布，辐射谱，光变曲线 等的研究。1 9 9 7 年意大利一荷兰b e p p o s a x 卫_ 星的上天则推动了对伽玛暴的余辉 ( a f t e r g l o w ) 的研究。当前对伽玛暴具体的产生机制并不清楚，人们用火球模 型来研究其物理过程并取得了很大的成功。普遍认为，内激波产生伽玛射线波段 的短促伽玛暴，而外激波则产生伽玛暴的余辉。通过对伽玛暴谱的研究，我们能 够获得伽玛暴的许多信息，包括爆发能量，爆发事件的尺度，伽玛暴的磁场，粒 子分布，加速机制，伽玛暴周围环境，膨胀火球等等。这些对我们理解伽玛暴的 实质非常重要。本论文系统分析了伽玛暴谱的特征，并结合其辐射机制，进一步 探索了其物理特性，取得了一些好的结果。 为了对伽玛暴研究的近况，问题以及发展趋势有一个基本的概念，我们在笫 一章中总结了伽玛暴的研究历程，以及它的基本理论框架。在第二章中，我们着 重对伽玛暴的谱的研究做了较详细的描述，并讨论了伽玛暴中的辐射机制和磁场 形式。对当前伽玛暴辐射研究中居于统治地位的同步辐射，我们分析了其成功和 z ：足之处( 如“死亡线”问题，冷却闻越高能部分的拐点和能量过剩等) ，并 指出用同步曲率辐射代替它，有可能对其中的物理过程给出更为真实的描述。 同步曲率辐射由张家铝和郑广生在1 9 9 5 年提出，它是比同步辐射和曲率辐射 更普遍的辐射机制，在相应的极端条件下很自然地给出同步辐射和曲率辐射的全 部内容。同步曲率辐射的提出，使得研究一般弯曲磁场中相对论性带电粒子的 辐射成为可能。自从诞生以来，同步曲率辐射得到了不断的发展，并在伽玛脉冲 星，s e y f e r t 天体的x 射线软超等天体物理现象的研究中显示出其巨大的生命力。 在本论文的第三章，我们详细研究了同步曲率辐射的性质，分别对单电子辐射和 天体物理研究中极其重耍的磁场中幂律能量分布电子的辐射进行了讨论。在其中 町以看出，幂律能量分布的电子不一定产生单一幂律谱，通常其低能部分有时接 近于同步辐射幂律谱，而高能部分则有时接近于曲率辐射幂律谱，二者光滑的连 接起来，从而形成了捌点( 不是简单相加) 。这种性质对于天体物理中一般的弯 曲磁场和高速运动电子都适用，一些原来认为反常的谱完全可能由此得到解释。 尽管伽玛暴的光变曲线有很多类型，相互差异很大，但是它们的谱型却 很相近，这为我们研究其辐射机制带来了方便。b a n d 在1 9 9 3 年以经验公式拟 台了伽玛暴的谱，之后k a t z 在1 9 9 4 年提出伽玛暴的辐射机制很可能是同步辐 射。t a v a n i 更是在1 9 9 6 年以同步辐射和幂律分布的相对论屯子成功拟台了一些 伽玛暴的连续谱。在低能端和高能端伽玛暴的谱常常和纯粹的同步辐射有差 异。这促使人们进一步仔细研究伽玛暴的谱。在本论文的第四章中，我们用 同步曲率辐射机制对伽玛暴短促谱进行了研究，对同步曲率辐射在伽玛暴内 激波环境下的一些特性进行了讨论，并很好拟合了g i ：t b 9 3 0 1 3 1 ，g r b 9 1 0 5 0 3 ， g r b 9 1 0 6 0 1 ，g r b 9 1 0 8 1 4 ，g r b 9 2 0 6 2 2 等的谱，特别是有拐点和高能过剩的 谱。我们还对伽玛暴谱的演化进行了研究，特别是用同步曲率辐射机制 对g r b 9 4 1 0 1 7 的短促谱部分进行了很好的拟合，得到了一些很有价值的结论。 从我们的研究中可以看出，同步曲率辐射机制能够自然的解释不同谱指数的仍 玛暴谱在高能部分的行为，并且给出有关磁场曲率半径，加速机制等的更多的信 息。这些信息将帮助我们更好的理解伽玛暴中发生的物理过程。 2 0 0 3 年g r b 9 4 1 0 1 7 特殊谱的发现，对伽玛暴的辐射机制提出了挑战。它的高 能部分和低能部分在时间演化性质、谱指数等方面都有着显著的区别。人们对它 的高能部分进行了很多研究，但一直没有定论。第五章中，我们用同步曲率辐射 解释了g r b 9 4 1 0 1 7 的反常的高能部分，对这种辐射机制在外激波的向前激波中的 作用进行了探讨。 2 0 0 4 年发射的s w i f t 卫星能够迅速的转向伽玛暴的方向进行观测，因此能得 到其更早期的谱和光变曲线。同时，它具有很宽的观测波段，更高的空间和能 量分辨率，这些都将对伽玛暴的谱及其产生机制的研究产生巨大的影响。此 外，i n t e g r a l ，g l a s t ，a g i l e 等已有和将有的观测设备，也给伽玛暴谱的研究带 来了更加便利的条件，必定会促进整个辐射机制直至伽玛暴内部机制和起源的研 究。 1 1 1 a b s t r a c t g a m m a - r a yb u r s t ( h e r e a f t e r ，g r b ) i sak i n do fs h o r t t i m eb u r s to fg a m m a r a y si nt h eu n i v e r s e g r bw a sd i s c o v e r e di n1 9 6 7 ，a n ds i n c et h e ni th a sb e c o m e o n eo ft h eh o t t e s ta r e ai na s t r o p h y s i c s i n1 9 9 1 ，c o m p t o ng a r o m a - r a yo b s e r v a t o r y ( h e r e a f t e r ，c g r o ) w a sl a u n c h e db yn a s a c g r oa d v a n c e dt h es t u d yo f g r b s ，i n c l u d i n gt h es p a c ed i s t r i b u t i o n ，r a d i a t i o ns p e c t r a ，l i g h tc u r v ea n ds oo n i n1 9 9 7 ，b e p p o s a xw a sl a u n c h e db yi t a l ys p a c ea g e n c y ( a s i ) a n dn e t h e r l a n d s a g e n c yf o ra e r o s p a c ep r o g r a m s ( n i v r ) i tt o o kp e o p l et ot h en e wf i e l do fa f - t e r g l o w c u r r e n t l y ，p e o p l ed on o tk n o wt h er e a lm e c h a n i s mo ft h ep r o d u c t i o no f g r b sb u tt h ef i r e b a l lm o d e li sw i d e l yu s e da n ds u c c e e d si nm a r l ya s p e c t s i t l s w i d e l ya c c e p t e dt h a tt h ei n t e r n a ls h o c kp r o d u c e st h ep r o m p ts p e c t r ao fg r b sa n d t h ee x t e r n a ls h o c kp r o d u c e st h ea f t e r g l o w so fg r b s t h r o u g ht h es t u d yo fg r b s p e c t r a ，p e o p l ec a nl e a r na l o to fi n f o r m a t i o na b o u tg r b s ii n c l u d i n gt h ee n e r g yo f b u r s t ，t h es c a l eo fe x p l o s i o n jt h em a g n e t i cf i e l do fag r b ，t h ep a r t i c l ed i s t r i b u t i o n ， t h ea c c e l e r a t i o nm e c h a n i s m ，t h es u r r o u n d i n go fa g r b ，t h ee x p a n d i n gf i r e b a l la n d s oo nt h e s ei n f o r m a t i o ni s v e r yi m p o r t a n tf o ru st ou n d e r s t a n dt h ee s s e n c eo fa g r bt h i sd i s s e r t a t i o na n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fg r bs p e c t r as y s t e m a t i c a l l y a n dc o m b i n e sr a d i a t i o nm e c h a n i s m st os t u d yt h ep h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c s g o o d r e s u l t sa r eg o t t e n i no r d e rt og i v eab a s i ci d e aa b o u tt h er e c e n ts i t u a t i o no ft h es t u d yo fg r b s t h ep r o b l e m sa n dt h et r e n do ft h es t u d y , w es u m m a r i z et h eh i s t o r yo ft h es t u d y o fg r b sa n di t sb a s i ct h e o r e t i c a lf r a m ei nc h a p t e r1 i nc h a p t e r2 w ef o c u so n t h ed e t a i l e dd e s c r i p t i o no ft h es t u d yo fg r b s p e c t r a ，a n dt a l ka b o u tt h er a d i a - t i o nm e c h a n i s m sa n dt h ef o r mo fm a g n e t i cf i e i di ng r b s a st ot h es y n c h r o t r o n m e c h a n i s m ，w h i c hc u r r e n t l yi si nt h ec e n t e ro ft h es t u d yo fg r bs p e c t r a w ea l s o a n a l y z ei t ss t r o n gp o i n t sa n df l a w s ( e g “l i n eo fd e a t h ，c o o l i n gs p e c t r a 】t u r n o f f p o i n ta n de n e r g ye x c e s si nt h eh i g h - e n e r g yp a r t ，a n ds oo n ) w ep o i n to u tt h a t u s i n gs y n c h r o - c u r v a t u r em e c h a n i s mi n s t e a do fs y n c h r o t r o no n em a yg i v eb e t t e r d e s c r i p t i o n s s y n c h r o 二。c u r v a t u r em e c h a n i s mi sp r e s e n t e db yj lz h a n g & k s c h e n gi n 1 9 9 5i ti sam o r eu n i v e r s a tr a d i a t i o nm e c h a n i s mt h a ns y n c h r o t r o na n dc u r v a t u r e r i l e e h a n i s m i ne x t r e m es i t u a t i m t s ，i tc a nn a t u r a l l yg i v ea l lt h ec o n t e n t so ft h e s y n c h r o t r o nr a d i a t i o na n dt h ec u r v a t u r eo n e s y n c h r o - c u r v a t u r em e c h a n i s mm a k e s i tp o s s i b l et os t u d yt h er a d i a t i o no f r e l a t i v i s t i cp a r t i c l e si no r d i n a r yc u r v e dm a g n e t i c f i e l d ss i n c et h e n 、s y n c h r o c u r v a t u r er a d i a t i o nh a sb e e nd e v e l o p e dal o ta n ds h o w s i t sg r e a tl i f ef o r c ei nt h es t u d yo fp u l s a r s ，s o f tx - r a ye x c e s so fs e y f e r tg a l a x i e sa n d m a n yo t h e ra s t r o p h y s i c a lp h e n o m e n a i nc h a p t e r3 ) w es t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c s 】v o ft h es y n c h r o c u r v a t u r er a d i a t i o nc a r e f u l l ya n dt a l ka b o u tt h er a d i a t i o no fas i n g l e e l e c t r o na n dp o w e r - l a we l e c t r o n si nm a g n e t i cf i e l d s ，w h i c hi sv e r yi m p o r t a n ti nt h e s t u d yo fa s t r o p h y s i c s 、：i 奄c a ns e et h a tf o rr e l a t i v i s t i ce l e c t r o n sw i t hap o w e r - l a w e n e r g yd i s t r i b u t i o ni nm a g n e t i cf i e l d ，t h er e s u l t i n gs p e c t r u mm a yn o tb ep o w e r - l a w o r d i n a r i l y , t h el o w e re n e r g yp a r ts o m e t i m e si sn e a rt ot h es y n c h r o t r o np o w e r - l a ws p e c t r u ma n dt h eh i g h e re n e r g yp a r ts o m e t i m e si sn e a rt ot h es p e c t r u mo f c u r v a t u r er a d i a t i o n t h et w op a r t sc o n n e c te a c ho t h e rf l u e n t l ya n df o r mt h et u r n - o f fp o i n tf n o ts i m p l ec o m b i n a t i o n 、t h i sc h a r a c t e ri s a p p l i c a b l ef o rt h en o r m a l c u r v e dm a g n e t i cf i e l d sa n dh i g h s p e e de l e c t r o n si na s t r o p h y s i c s s o m e “a b n o r m a l s p e c t r ac a nb ei n t e r p r e t e db yi t t h o u g ht h el i g h tc u r v e so fg r b sa r ee x t r e m e l yv a r i a b l e t h e i rs p e c t r aa r e f a i r l yh o m o g e a e o u s w h i c hm a k ei tm o r ec o n v e n i e n tt os t u d yt h er a d i a t i o nm e d l 一 a n i s m t h es p e c t r aa r ef i t t e dp h e n o m e n o l o g i c a l l yb yb a n de ta 1 i n1 9 9 3 ，a n d t h e ni n1 9 9 4k a t zs u g g e s t st h a ts y n c h r o t r o ne m i s s i o ni sl i k e l yt ob et h er a d i a t i o n m e c h a n i s m t h es p e c t r ao fs o m eg r b sw e r ef i t t e dw e l lb ys y n c h r o t r o nr a d i a t i o n f r o mr e l a t i v i s t i cp a r t i c l e sw i t hap o w e rl a wd i s t r i b u t i o nb yt a v a n ii n1 9 9 6i nt h e l o w e re n e r g yb a n da n di nt h eh i g h e ro n e ，g r bs p e c t r ao f f e ns h o wd i f f e r e n c ef r o m t h ep u r es y n c h r o t r o nr a d i a t i o n 】w h i c hu r g e sp e o p l et os t u d yt h es p e c t r ao fg r b s c s r e f u l l yi nc h a p t e r4 ，w eu s es y n c h r o c u r v a t u r em e c h a n i s mt os t u d yt h ep r o m p t s p e c t r ao fg r b sa n dd i s c u s ss o m ec h a r a c t e r i s t i c so fs y n c h r o - c u r v a t u r er a d i a t i o ni n t h ei n t e r n a ls h o c k s w ef i t t e ds o m es p e c t r aw e l l e gg r b 9 3 0 1 3 1 ，g r b 9 1 0 5 0 3 ， g r b 9 1 0 6 0 l ，g r b 9 1 0 8 1 4 ，g r b 9 2 0 6 2 2a n ds oo n e s p e c i a l l yw es t u d yt h es p e c t r a w i t ht u r n - o f fp o i n ta n dh i g h e n e r g ye x c e s s w ea l s os t u d yt h ee v o l u t i o no fg r b s p e c t r a ，e s p e c i a l l yw eu s es y n c h r o - c u r v a t u r em e c h a n i s mt of i tt h ep r o m p ts p e c t r a o fg r b 9 4 1 0 1 7a n dg e ts o m ev e r yv a l u a b l er e s u t i no u rs t u d y , w ec a t ls e et h a t s y n c h r o c u r v a t u r em e c h a n i s mc a nn a t a r a l l ye x p l a i nt h eb e h a v i o ro fg r bs p e c t r a w i t hd i f f e r e n ts p e c t r ai n d e x e si nh i g he n e r g yp a r ta n dg i v em o r ei n f o r m a t i o na b o u t t h ec u r v a t u r er a d i u so fm a g n e t i cf i e l d a c c e l e r a t i o nm e c h a n i s ma n ds oo n t h e s e i n f o r m a t i o nc a d h e l pu su n d e r s t a n dt h ep h y s i c a lp r o c e s s e si ng r b sb e t t e r i n2 0 0 3 ，t h es p e c i a ls p e c t r u mo fg r b 9 4 1 0 1 7i sf o u n d ，w h i c hc h a l l e n g e st h e r a d i a t i o nm e c h a n i s l no fg r b st h e r ea r eo b v i o u sd i f f e r e n c e sb e t w e e ni t sh i g h e n e r g yp a r ta n di t sl o w e n e r g yp a r ti nt h ec h a r a c t e r so fe v o l u t i o nw i t ht i m ea n d t h es p e c t r ai n d e x e s p e o p l es t u d i e di t sh i g h - e n e r g yp a r tal o t ，b u tn oo n em o d e l i sw i d e l ya c c e p t e d i nc h a p t e r5 w eu s es y n c l l r o - c u r v a t u r er a d i a t i o ni n t e r p r e tt h e a b n o r m a lh i g h e n e r g yp a r to fg r b 9 4 1 0 1 7a n dd i s c u s si t se f f e c t si nt h ef o r w a r d s h o c ko fe x t e r n a 】s h o c k i n2 0 0 4 s w i f tw a sl a u n c h e d w h i c hc a nt u r nt ot h ed i r e c t i o no fag r bt o o b s e r v ep r o m p t l y , s op e o p l ec a ng e tt h ee a r l i e rs p e c t r aa n dl i g h tc u r v e so fg r b s y 、1 r t h e r m o r e ) i t se n e r g yb a n di sv e r yw i d e ，i t sr e s o l v i n gp o w e r so fe n e r g ya n ds p a c e a l eh i 曲e r ，t h e s ea l lw i l le f f e c tt h es t u d yo fg r bs p e c t r aa n dt h em e c h a n i s mo f p r o d u c t i o nal o t m o r e o v e r ，i n t e g r a l ，g l a s t ，a g i l ea n do t h e rc u r r e n ta n df u t u r e o b s e r w t i o n a li n s t r u m e n t sw i l lp r o v i d em o r ec o n v e n i e n tc o n d i t i o n st ot h es t u d yo f g r bs p e c t r aa n ds u r e l yw i l lb o o s tt h es t u d yo ft h ew h o l er a d i a t i o nm e c h a n i s m s a n dt h ei n t e r n a lm e c h a n i s ma n d o r i g i no fg r b s 表格 表格 4 1 几个伽玛暴谱的特性， 4 - 2 用同步曲率模型对g r b 9 4 1 0 1 7 的谱拟合得到的参数 6 5 7 3 插图 插图 1 1b a t s e 观测到的在银河坐标下的伽玛暴的空间分布，不同灰 度对应不同流量。此图来自g h i s e l l i n i ( 2 0 0 1 ) 。 ， i - 2 伽玛暴的4 b 目录中的所有暴的时间f t 9 0 ) 分布。t 9 0 是指计数 从5 到9 5 的时间。此图来自g h i s e l l i n i ( 2 0 0 1 ) 。 1 - 3 不同周期的伽玛暴谱的硬度。伽玛暴谱的硬度是一种对谱形 状的的描述，大的硬度表示谱在更高能量占主导。不同的灰 度级别是伽玛暴的密度轮廓。菱形标明了l a z z a t i ，r a m i r e z r u i z & g h i s e l l i n i ( 2 0 0 1 ) 用来寻找x - r a y 余辉的短暴。此图 来自g h i s e l l i n i ( 2 0 0 1 ) 。 1 4 几个不同的伽玛暴的光变曲线，此图来自南京大学天文系的 报告。 ， 1 - 5 伽玛暴9 2 0 2 2 9 的光变曲线，显示出了0 2 2 毫秒的变化。这 里不同的曲线是b 们s e 的不同能量波段。来自s c h a e f e r & 3 4 5 、v a l k e r ( 1 9 9 9 ) 。6 1 - 6 一些伽玛暴的谱，从中可以幂律成分，峰值能量大约在几十 到几百k e y 。此图来自南京大学天文系的报告。 1 7 g r b 9 9 1 2 1 6 的x ，r a y ，光学和射电余辉的时间特性。此图来 自f r a i le ta 1 ( 2 0 0 0 ) 。， 插图 ! ! ! ! = = = = = = = = = = = = = = = = ! ! 1 1 - 8 计算机模拟的伽玛暴遗迹的演化密度轮廓，长度的尺度 是p c ，a 上n t ，从左到右的图分别是m 豆c _ 2 = 2 1 i 0 2 4 2 1 0 2 85 1 0 2 1 5 1 0 3 2 5 1 0 8 4 5 x 1 0 3 7 6 x 1 0 3 1 3 x 1 0 4 2 2 x 1 0 4 。 此图来1 刍a y a l & p i r a n ( 2 0 0 1 ) 。1 4 1 9 q u a s i u n i v e r s a ls t r u c t e d 喷流模型和u n i f o r m 喷流模型的比 较。此图来自b z h a n g m d s z d r o s ( 2 0 0 3 ) 。 1 5 1 - 1 0 $ 1 1 s n 2 0 0 3 d h 关联的g r b 0 3 0 3 2 9 余辉谱。上面的谱接近于幂律 谱，和传统的伽玛暴余辉谱一致；中间的谱偏离余辉谱，和 s n l 9 9 8 b w 类似；下面的谱就是s n 2 0 0 3 d h i 导的了。为了比 较，将3 3 天后的s n l 9 9 8 b w 谱也经过红移的处理显示在此图上 ( 虚线) 。对谱的分析表明，寄主星系是个恒星形成剧烈的 低金属风度的矮星系，定j 2 和g r b 9 8 0 4 2 5 s n l 9 9 8 b w 寄 主星系类似。此图来h j o r t he ta 1 ( 2 0 0 3 ) 。 2 - 1t a r a n i 对一些伽玛暴谱的拟合参数。其中i 、是伽玛暴喷流的 洛伦兹因子，仉是喷流中电子热运动的洛伦兹因子，b p s 是 激波后的磁场强度，6 是电子能量幂律分布的指数a 本图来 自t a v a n i ( 1 9 9 6 a ) 。 一- 2 - 2 观测到的伽玛暴9 1 0 6 0 1 ，9 2 0 6 2 2 5 9 9 1 0 8 1 4 的谱 f i t a v a n i 3 $ j - 这些伽玛暴谱的拟合。本图来自t a v a n i ( 1 9 9 6 b ) a 1 8 2 3 2 - 3 伽玛暴谱在低能段和高能段的谱系数分布。左边的图是低 能段的( 。) ，右边的是高能段n n ( z ) 。本图来l l o y d p e t r o s i a n ( 2 0 0 0 ) 。，2 5 v v i 2 4 洛伦兹因子1 ，密度p 和压力p 在激波前后的变化。四个区 域：星际介质为区域1 ，激波影响的星际介质为区域2 ，激 波影响的壳为区域3 ，为影响的壳为区域4 。这四个区域由 向前激波( f s 标出) ，接触不连续区( c d ，虚线标出) 和逆激波( r s 标出) 分开。本图来自k o b a y a s h i ，p i r a n & s a r i ( 】9 9 9 ) 。 ，2 8 2 - 5 相对论性激波中幂律分布电子的同步辐射谱。上图：早 期余辉的快冷却；下图：晚期余辉的慢冷却。此图来 自s a r i ，p i r a n n a r a y a n ( 1 9 9 8 ) 。 ，3 3 2 - 6 相对论性激波中幂律分布电子的同步辐射光变曲线。 上图：高频；下图：低频。此图来自s a r i ，p i r a n n a r a y a n ( 1 9 9 8 ) 。 ， 3 4 2 7 两流体不稳定性的图解。磁场的扰动偏转电子在x 轴的运动， 导致在薄层( j ) 的两个不同区域i $ 1 i i 的相反特征，它们反 过来又将扰动放大。放大的磁场平面垂直于初始的电子运 动。本图来自m e d v e d e v l o e b ( 1 9 9 9 ) 。 3 8 3 ，1 同步曲率辐射( 实线) ，同步辐射( 虚线) 和曲率辐射( 点 线) 的辐射功率p 和特征频率峨m 随s i n “的变化曲线。这里 的参数为：，y = 3x1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，p = 1 0 8 c m 。本图来 自c h e n g z h a n g ( 1 9 9 6 ) 。 4 3 3 - 2 同步曲率辐射( 实线) ，同步辐射( 虚线) 和曲率辐射 ( 点线) 的辐射功率p 和特征频率u 。随7 的变化曲线。这 里的参数为：s i n = 1 0 ，b = 1 0 6 g ，p = 1 0 8 c m 。本图来 自c h e n g z h a n g ( 1 9 9 6 ) 。 插图 3 - 3 同步曲率辐射( 实线) ，同步辐射( 虚线) 和曲率辐射( 点 线) 的辐射功率p s h 特征频率u 。随b 的变化曲线。这里的 参数为：1 = 3 1 0 7 ，s i n o = 1 0 ，p = 1 0 8 c m 。本图来 自c h e n g & z h a n g ( 1 9 9 6 ) 。 3 4 同步曲率辐射( 实线) ，同步辐射( 虚线) 和曲率辐射 ( 点线) 的辐射功率p 和特征频率o j c r “随p 的变化曲线。这里 的参数为：1 = 3 1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，s i n d = 1 0 。本图来 自c h e n g z h a n g ( 1 9 9 6 ) 。，4 5 3 - 5 同步曲率辐射( 实线) ，同步辐射( 虚线) 和曲率辐射( 点 线) 的偏振度的比较。这里的参数为：1 = 3x1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，s i n 。= 1 0 ，p = 1 0 8 c m 。本图来i 刍c h e a g z h a n g ( 1 9 9 6 ) 。 3 - 6 单一投射角下幂律能量分布电子的同步曲率辐射( 虚线) ， 同步辐射( 实线) 和曲率辐射( 点线) 的谱。这里的参 数为：p = 4 0 ，b = 0 1 c ，s i n 。= o 1 ，p = 1 0 9 c m ，o = 1 0 ”。本图来i i l x i a z h a n g ( 2 0 0 0 ) 。 ， 4 9 3 7 在关键频率范围内磁场强度b 对同步曲率辐射谱型的影响。 实线：b = 2 0 0 g ：虚线：b = 1 0 0 c ；点划线：b = 5 0 0 g 。 这里的参数为：p = 4 0 ，o l = 3 0 。，7 m i 。= 1 0 4 ，1 = 1 0 6 ，p = 1 0 6 c i l l ，n o = 1 0 ”。本图来i ! l x i a & z h a n g ( 2 0 0 0 ) a 4 9 3 - 8 在一定频率范围内曲率半径p 对同步曲率辐射谱型的 影响。实线：p = 1 0 8 c m ：虚线：p = 5x1 0 7 c m l 点 线：p = 3 1 0 7 c m l 点划线：p = 5x1 0 8 c m 。这里的参 数为：p = 4 0 ，c o s 。= o 1 ，。= 1 0 4 ，。= 1 0 6 ，b = 1 g ，n o = 1 0 ”。本图来i ! i x i a & z h a n g ( 2 0 0 0 ) 。 5 0 v i i 插图 3 - 9 在一定频率范围内投射角对同步曲率辐射谱型的影响。卖 线：n = 6 0 0 ：虚线：= 6 7 5 0 ：点线：a = 4 5 0 。这里的 参数为：p = 4 0 ，p = 1 0 8 c m ， y m 。= 2 i 0 4 ，7 m 。= 2 1 0 6 ，b = 2 g ，0 = i 0 2 0 。本图来自x i a & z h a n g ( 2 0 0 0 ) 。 3 1 0 对投射角平均的同步曲率辐射谱型。虚线：0 s i n q 1 ； 点线：o0 0 1 s i n 。01 。这里的其它参数同3 6 。本图来 x i a z h a n g ( 2 0 0 0 ) 。 3 - 1 1 对大的投射角平均后的关键频率范围内的同步曲率辐 射谱型。这里的参数为：p = 4 , 0 ，p = 1 0 7 c m ， 。= 1 0 4 ，7 = 1 0 6 ，b = 2 0 g ，o = 1 0 2 0 ，5 0 0 。7 0 0 。本 图来自x i a z h a n g ( 2 0 0 0 ) 。 4 1 计算得到的拐点附近特征频率屿( s _ 1 ) 随电子洛伦兹因子 ，的 变化。实线：同步曲率辐射，虚线：同步辐射，点线：曲率辐 射。参数为：b = 1 0 1 0 4 g ，p = 1 0 1 0 3 c m ，q = 1 0 。 4 - 2 计算得到的大概的拐点位置最随磁场强度b 的变化。参数 为：p = 1 0 1 0 3 c m ，o = 1 0 。 4 - 3 计算得到的大概的拐点位置五随磁场曲率半径p 的变化。参 数为：b = 1 0 1 0 4 g ，o = 1 0 。 4 4 计算得到的对不同p 的同步曲率谱功率r ( a r b i t r a r yu n i t s ) 随 能量e n e r g y ( k e v ) 的变化。实线：p = 5 0 1 0 3 c m ，虚线：p = 5x 1 0 3 c i n ，点虚线：p = 1 1 0 3 c m ，点线：p = o 5 1 0 3 c m 。 其他的参数为：f = 1 0 1 0 3 ，b = 1 0 1 0 4 g ，y m m = 1 0 1 0 a ，扎= 5 0 。 v i i i 5 1 5 1 5 6 5 7 5 7 插图 4 - 5 计算得到的对不同b 的同步曲率谱功率兄( a r b i t r a r yu n i t s ) 随 能量e n e r g y ( k e v ) 的变化。实线：b = 5x1 0 4 g ，虚线：b = 2x1 0 4 g ，点虚线：b = 1 1 0 4 g ，点线：b = 0 5 x 1 0 4 g 。其 他的参数为：r = 1x1 0 3 ，p = 1 1 0 3 c m ，。= 1 0 i 0 3 ， n = 5 0 。， ， 5 8 4 - 6 计算得到的对不同。的同步曲率谱功率v f 。( a r b i t r a r y u n i t s ) 随能量e n e r g y ( k e v ) 的变化。实线： n = 2x1 0 3 ， 虚线： ，。m = 1x1 0 3 ，点虚线：7 “。= 5 1 0 2 ， 点线：，y 。m = 2 1 0 2 。其他的参数为：f = 1 0 1 0 3 ，b = 1 0 1 0 4 g ， p = 1 1 0 3 c m ，n = 5 0 。 ，5 8 4 7g r b 9 3 0 1 3 1 的谱的数据。本图来自b r o m m s h a e f e r ( 1 9 9 9 ) 。6 0 4 8g r b 9 3 0 1 3 1 的谱以及用t a v a n i 的内激波同步辐射模型拟合的 结果。本图来自b r o m m s h a e f e r ( 1 9 9 9 ) 。 ，6 0 4 9g r b 9 3 0 1 3 1 的谱和同步曲率辐射的拟台结果。实线是拟合曲 线。物理参数见表1 。此外，当用高斯分布描述曲率半径 的分布时， 如果矿= 击卢，则警= 1 2o ；如果盯= 芦， 则掣= 1 1 7 。，6 1 4 1 0g r b 9 1 0 5 0 3 的谱的数据。本图来自s h a e f e re ta 1 ( 1 9 9