（天体物理专业论文）同步曲率辐射机制的物理特性.pdf

摘要 同步一曲率辐射的提出解决了弯曲磁场中相对论性粒子的辐射计算问题，并 且成功的用于包括脉冲星，伽玛暴( g a m m a - r a yb u r s t s ，g r b s ) 以及a g n s 在 内的许多问题的研究中本论文根据同步一曲率辐射理论，进一步拟合了一些伽 玛暴谱，分析了一般弯曲磁场中带电粒子的集体辐射特征，研究了等离子体环境 中的同步一曲率辐射的脉泽现象，并且讨论了可能的应用 同步曲率辐射使自洽地研究天体物理各类磁场中相对论性带电粒子的辐射 成为可能在本论文的第一章，我们详细介绍了同步一曲率辐射的基本特性为 了完整起见，在第一章也简要的回顾了同步辐射，曲率辐射的一些主要的内容， 然后综述了同步曲率辐射理论。磁场中幂律能量分布电子的辐射在天体物理研 究中具有极端重要性，但是同步一曲率辐射机制则指出这样的辐射谱不再是单一 幂律谱，其低频谱接近同步辐射幂律谱，高频谱近似接近曲率辐射幂律谱，两者 光滑地相接这一高频谱变平的性质是弯曲磁场的效应，只有同步一曲率辐射机 制可以很好的对其加以解释弯曲磁场广泛存在于各类天体中的实际磁场，特别 是激波中形成的磁场，虽然目前尚难以了解其形成过程，但用均匀场处理则肯定 不真实非均匀磁场中的同步一曲率辐射公式有助于处理这一问题在1 9 9 8 年， 袁业飞和张家铝成功的将同步曲率辐射机制量子化，使得整个同步一曲率辐射 理论在物理上显得完整可靠 在论文的第二章我们简要的叙述了脉冲星磁层中的高能辐射过程，介绍了现 在得到大多数学者认可的三种脉冲星外层辐射模型( 1 ) 极冠模型，( 2 ) 外间隙模 型，( 3 ) 狭长间隙模型虽然目前人们对脉冲星的辐射机制认识还很不深入，还 没有一种模型能够统一地解释脉冲星多波段的观测特性( e g m i c h e l1 9 9 1 ) ，但是所 有模型中都有一个共同点，那就是在快速旋转的中子星磁层中引入一个强电场， 而且脉冲星的磁场位型是建立在弯曲的偶极磁场位型的基础之上因此，当人们 使用同步辐射或者回旋辐射机制研究脉冲星的外层辐射时就会产生偏差，而同步 一曲率辐射机制可以较好的解决磁场弯曲所带来的影响 在论文的第三章，我们以现在广为接受的火球激波模型为主简要的介绍了伽 玛暴现象伽玛暴是宇宙空间中的一种短时标的伽玛射线爆发现象，它的大部分 辐射能量在3 0 k e v 到1 0 m e v 之间，小部分能量以余辉形式释放对伽玛暴的研究 早已成为天体物理的热点之一使用辐射理论对伽玛暴的辐射谱进行研究有利于 了解伽玛暴的辐射机制，进而对伽玛暴这种神秘的现象本身的起因，形成机制， 能量来源等重要问题的研究提供极其重要的帮助 第四章到第六章为本论文的主要研究工作，在第四章中我们分析了火球激波 模型的不足之处，指出火球激波模型虽然能从整体上形象地说明了爆发后的过程 和主要特征，但模型认为激波中的辐射最初都来源于同步辐射，这可能就是一个 不足之处，并且因此造成其在解释某些最新的观测结果时遇到困难我们发现同 v 摘 要 步一曲率辐射机制可以比较好的拟合一系列伽玛暴谱，并且给出了一些例子，很 好地解释了过去使用同步辐射机制拟合时无法解释的高能拐点和能量过剩现象， 这一结果很有说服力的表明伽玛暴的磁场不可能是同步辐射所需要的均匀平直磁 场，使用同步一曲率辐射机制可能是一个合适的选择这一系列拟合结果说明同 步一曲率辐射机制可以为g r b 的高能伽玛光子提供一种新的值得参考的解决方 案，而且它也促使我们思考一些更加深层次的问题，特别是磁场结构，激发机理， 物理特性等我们首次给出了可能的磁场位型和产生机制，这是使用同步辐射模 型无法考虑的对于激波的加速机制，我们通过对拟合结果的分析找到了限制条 件，推动了对加速机制的认识和研究，也从一个侧面说明了同步一曲率辐射机制 是一种有广阔应用前景的辐射机制，对于弯曲磁场的辐射它是必需的 在第五章，我们给出了等离子体环境下同步曲率辐射的自吸收系数并且研 究了同步一血率的脉泽现象如果不考虑曲率漂移，b l a n d f o r d ( 1 9 7 5 ) 已经证明曲 率脉泽发射是不可能的我们以前的工作证明如果不考虑漂移( 漂移效应将在第 六章中讨论) ，同步一曲率辐射在真空中不会有脉泽发射( y a n ge ta l2 0 0 3 ) 虽然 在真空中同步一曲率辐射与同步辐射一样没有负吸收放大作用( 即脉泽效应) ，但 等离子体对辐射谱和自吸收性质有重大影响，在考虑活动星系核等天体中等离子 体的辐射问题时必须考虑我们的计算表明在等离子体环境中完全可能出现负吸 收放大效应。由于同步一曲率辐射功率要显著高于同步辐射功率，同步曲率辐 射脉泽效应可能远强于同步辐射脉泽效应，这有助于解决宇宙中多种高亮射电源 的温度等疑难 在第六章，我们研究了粒子在弯曲磁场中运动的漂移效应，我们发现考虑到 引导中心的漂移特性后，脉泽可以在真空中产生如果不考虑漂移作用，单纯的同 步曲率辐射机制给出的结果是理想化的，因为沿着弯曲的磁力线运动的带电粒 子必然受到某种力，并且将导致运动路径的偏离，在弯曲磁场中的作螺旋运动的 带电粒子的引导中心必然要发生漂移，并且对辐射谱产生不可忽略的贡献( h a r k o & c h e n g2 0 0 2 ) 我们前面已经指出g r b 磁场可能是弯曲的，根据前几章的讨论， 同步一曲率辐射机制在g r b 中的应用是值得重视的，同时考虑漂移效应，利用我 们推导出来的关系，我们认为g r b 中的( 加速相对论电子的总能量与激波动 能之比) 和扫( 激波中的磁场的能量密度与激波动能之比) 将会和单纯考虑同步 辐射时的情况相比有更强的限制，因此将为解决c - r b 的前身星和发动机问题提 供更加仔细的线索 a b s t r a c t n l es y n c h r o n - c u r v a t u r em e c h a n i s ms o l v e st h er a d i a t i o np r o b l e mo fr e l a t i v i s t i cp a r - t i c l e sm o v i n gi nac u r v e dm a g n e t i cf i e l d s t h i sm e c h a n i s mh a sa l r e a d yb e e na p p l i e di n m a n ya s t r o p h y s i c ss o u r c e si n c l u d i n gp u l s a r ，g r b sa n da g n s i nt h i sp a p e r ，a c c o r d i n g t ot h ea y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o nt h e o r y , w es u c c e s s f u lf i tt h es p e c t r u m so f g r b ， a n dd i s c u s st h er a d i a t i o np r o p e r t i e so ft h ec h a r g e dp a r t i c l e sm o v i n gi nag e r e n a lc u r v e d m a g n e t i cf i e l d s t h e nw es t u d yt h em a s e rp h e n o m e n o nu n d e rp l a s m ac o n d i t i o na l s o i n c l u d i n gt h ee f f e c t so ft h ed r i f to fc h a r g e dp a r t i c l e s f i n a l l yw ed i s c u s ss o m ep o t e n t i a l a p p l i c a t i o n so ft h e s er e s u l t s i ti sp o s s i b l et or e s e a r c ht h er a d i a t i o np r o p e r t i e so ft h er e l a t i v i s i t i cc h a r g e dp a r t i c l e sp r e c i s e l yi na s t r o p h y s i c a lm a g n e t i cf i e l d ，s i n c et h es y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o n m e c h a n i s mw a sd i s c o v e r e d i nc h a p t e rl ，w eb r i e f l yg oo v e rt h es y n c h r o t r o nr a d i a - t i o nm e c h a n i s ma n dc u r v a t u r er a d i a t i o nm e c h a n i s m ，t h e nw ei n t r o d u c e dt h es y n c h r o - c u r v a t u r er a d i a t i o nm e c h a n i s m w i t hr e s p e c tt ot h er a d i a t i o no fp o w e rl a we n e r g y d i s t r i b u t i o no fe l e c t r o n s ，w h i c hi so fg r e a ti m p o r t a n c ei na s t r o p h y s i c s ，w ed e m o n s t r a t e t h a tt h e i rs y n c h r o - c u r v a t u r er a d i a t i o ns p e c t r u mi sn ol o n g e rs i m p l ep o w e rl a w t h e l o wf r e q u e n c ya n dh i g hf r e q u e n c ys e g m e n t sa r ea p p r o x i m a t e l ys i m i l a rt ot h a to fs y n - c h r o t r o na n dc u r v a t u r ep r o c e s sr e s p e c t i v e l y ，a n db o t hs e g m e n t sa r ec o n n e c t e ds m o o t h l y t h ef l a t n e s si nt h eh i g h e rf r e q u e n c ys p e c t r u mi sd u et ot h ee f f e c to ft h ec u r v e dm a g - n e t i c 舶l dl i n e sa n dc a l lw e l li n t e r p r e tt h ea b n o r m a lc o n t i n u u mi nt h e i rs p e c t r ao b s e r v e d i ns o m ec o s m i cs o u r c e s r e g a r d i n gt h er e a l i s t i cm a g n e t i cf i e l d sw i d e l ye x i s ti nv a r i o u s c o s m i cs o u r c e s ，e s p e c i a l l yt h a tf o r m e db e h i n dt h es h o c k ，a l t h o u g hw es t i l lh a v en oa n y i d e ao ft h ef o r m a t i o np r o c e s s ，t h et r e a t m e n ti nt h eu n i f o r mf i e l d si sd e f i n i t e l yn o te o r - r e c t o u rf o r m u l af o rt h en o n - u n i f o r mf i e l d sa r eh e l p f u lf o rs t u d y i n gt h ep r o b l e m i n 1 9 9 8 ，y u a na n dz h a n go b t a i n e dt h eq u a n t i z e df o r m u l ao fs y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o n m e c h a n i s m ，t h e s eq u a n t i z e df o r m u l ai sa ni m p o r t a n td e v e l o p m e n ts e c t i o no ft h ew h o l e a y n c h r o n - c u r a v t u r et h e o r y i nc h a p t e r2 ，w ea l s ob r i e f l yi n t r o d u c et h eh i g he n e r g yr a d i a t i o np r o c e s so fp u l s a r s a n dt h r e ef a m o u sr a d i a t i o nm o d e j sf o r ，yr a yp u l s a r s ：( 1 ) p o l a rg a pm o d e l ，( 2 ) o u tg a p m o d e l ，( 3 ) s l o tg a pm o d e l a l t h o u g hm a n yk i n d so fp u l s a rm o d e la r ed i f f e r e n tw i t he a c h o t h e ra n dn o n eo ft h e mc a l le x p l a i nt h er a d i a t i o nf r o mt h e ，yr a yp u l s a r sc o m p l e t e l y , b u t a l m o s ta l lk i n d so fm o d e l sh a v eac o n n n o nc h a r a c t e r i s t i c s ，f o re x a m p l e ，as t r o n ge l e c t r i c f i e l de x i s t si nt h em a g n e t p h e r eo fp u l s a r sa n dt h em a g n e t i cf i e l di sa s s u m e dt ob ea c u r v e dd i p o l em a g n e t i cf i e l d s oi tw i l lb en o tp r e c i s ei fw ed i s c u s st h er a d i a t i o np r o c e s s o fp u l s a r sw i t hs y n c h r o t r o nr a d i a t i o no rc y c l o t r o nr a d i a t i o n ，b u tt h es y n c h r o n - c u r v a t u r e r a d i a t i o nc a ns o l v et h ec u r v a t u r ee f f e c to ft h em a g n e t i cf i e l dv e r yw e l l 、，l l la b s t r a c t i nc h a p t e r3 ，w eg i v eab r i e fi n t r o d u c t i o nt oo r bp h y s i c s ，e s p e c i a l l yt h ew e l l a c c e p t e df i r e b a l l - s h o c km o d e l g r bi s ap h e n o m e n o no fas h o r tt i m es c a l eb u r s to f g a m m ar a y m o s to ft h er a d i a t i o ne n e r g yo ft h eg r bi sb e t w e e n3 0 k e va n dl o m e v ， s o m es m a l la m o u n to fe n e r g y p o w e r st h e i ra f t e r g l o w b ya n a l y s i n gt h es p e c t r u mo ft h e g r b ，w ec a nu n d e r s t a n dt h er a d i a t i o nm e c h a n i s mo fo r b sa n dt h ec e n t r a le n g i n eo f g r b s o u rw o r k sa r ei n c l u d e di nc h a p t e r4 - 6 i nc h a p t e r4 ，w ed i s c u s st h ef a u l to ft h e f i r e b a l ls h o c km o d e l a l t h o u 【g ht h i sm o d e lc a nd e m o n s t r a t et h eg e r e n a lp r o c e s so f t h e g r b sa n dc a ne x p l a i nm o s to ft h ep r o p e r t i e so ft h eo r b s a f t e r g l o w ，b u ti nt h i sm o d e l ， t h er a d i a t i o ni sg e n e r a l l yr e g a r d e da ss y n c h r o t r o nr a d i a t i o n t h i sv i e w p o i n tm a yb e w r o n ga n dm a yb ec a n s et h er e c e n td i f f i c u l t yo fe x p l a i n i n gt h eu p d a t eo b s e r v a t i o n s w e d i s c o v e r e dt h a tt h ea y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o nm e c h a n i s mc a nf i tas e r i e so fs p e c t r a o fg r b sv e r yw e l l w ec a ne x p l a i nt h eh i g he n e r g yi n f l e x i o na n de n e r g ys u r p l u sw h i c h c a nn o tb ee x p l a i n e db ys y n c h r o t r o nm e c h a n i s m t h i sm e a n st h a tt h em a g n e t i cf i e l d s o fg r b si sc u r v e da n dc a l ln o ts a t i s f yt h er e q u i r e m e n t so fs y n c h r o t r o nr a d i a t i o n s o t h es y n c h r o n c u r v a t u r et h e o r yi sag o o dc h o i c ef o ro r b s a c c o r d i n gt oo u rr e s u l t s ， w ee s t a b l i s hap o s s i b l em a g n e t i cf i e l df o r mo fo r b sa n dd i s c u s st h ef o r m a t i o no ft h i s m a g n e t i cf e l df o r m a f t e rw ea n a l y s et h es p e c t r u m s o fg r b sw h i c hi sf i t t e db ys y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o nm e c h a n i s m ，w ef i n do u tac o n s t r a i no ft h ea c c e l e r a t i o no ft h es h o c k o ft h eg r b s a l lt h e s et h i n g sh e l pt l sr e a l i z et h a tt h es y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o n m e c h a n i s mc a l lb ew i d e l ya p p l i e di na s t r o p h y s i c s i nc h a p t e r5 ，w er e s e a r c hb o t ht h es e l h a b s o r p t i o np r o p e r t i e so ft h es y n c h r o n - c u r v a t u r er a d i a t i o na n dt h em a s e rp h e n o m e n o n n e g l e c t i n gt h ec u r v a t u r ed r i f t ( w ew i l l t a l ka b o u tt h ee f f e c to fd r i f ti nc h a p t e r6 ) ，b l a n d f o r d ( 1 9 7 5 ) h a dp r o v e dt h a tt h ec u r - v a t u r em a s e re m i s s i o ni si m p o s s i b l e i th a sb e e nf o u n do u tt h a tm a s e ri si m p o s s i b l e i nv a c u u m ( i ft h ee f f e c t so ft h ed r i f to ft h eg u i d i n gc e n t e ra r en e g l e c t e d ( y a n g2 0 0 3 ) ) w ef i n dt h a ta l t h o u g ht h es y n c h r o n c u r v a t u r ep r o c e s sh a sn om a s e ra c t i o ni nv a c u u m ， t h ee f f e c t so fp l a s m ac 眦c 8 = u s em a s e ra c t i o na c c o r d i n gt o0 1 1 1 t h e o r e c t i c a la n a l y s i sa n d c a l c u l a t i o n s a st h ep o w e rt a d i a t e db ys y n c h r o n - c u r v a t u r em e c h a n i s mi ss u b s t a n t i a l l y g r e a t e rt h a nt h a to fs y n c h r o t r o no n e ，t h em a s e ro ft h es y n c h r o n - c u r v a t u r em e c h a n i s m c o u l db em o r ep o w e r f u lt h a nt h a to ft h es y n c h r o t r o no n e ，w h i c hm a y b eh e l p f u lf o rt h e s o l u t i o no ft h ee x t r e m et e m p e r a t u r et r o u b l ei nv a r i o u sr a d i os o u r c e s i nc h a p t e r6 ，w ec o n s i d e rt h ed r i f t e f f e c to ft h ec h a r g e dp a r t i c l e s ，w h i c hi sm o v - i n ga l o n gt h ec u r v e dm a g n e t i cf i e l d i n c l u d i n gt h ed r i f to ft h e i rt h eg u i d i n gc e n t e r ，w e s h o wt h a tt h em a s e re m i s s i o ni sp o s s i b l ee v e ni nv a c n n i u t h eu n i f i e ds y n c h r o - c u r v a t u r e m e c h a n i s m ( z h a n g & c h e n g1 9 9 5 ；c h e n g & z h a n g1 9 9 6 ) ，i fw i t h o u td r i f t ，c a nb ed e v e l o p e d f u r t h e rb e c a u s es u c hk i n do fm a g n e t i cf i e l dw i l lc r e a t eam a g n e t i cg r a d i e n t ，w h i c hg e n e r - a t e ss o m ek i n d so ff o r c ea n dt h e nc a u s et h ed r i f tm o t i o no ft h ep a r t i c l e s s o m e t i m e t h i s e 伍b c tc a ng i v ean o n - n e g l i g i b l ec o n t r i b u t i o nt ot h er a d i a t i o ns p e c t r u m ( h a r k o & c h e n g 2 0 0 2 ) a st h em a g n e t i cf i e l do fc r b si sc u r v e d ，i fw ec o n s i d e rt h e8 y n c h r o c u r ”a t ”8 m a s e ri n d u d i n gt l l ed r i f t ，w ea r es l f f et h a tt h ev a l u e so ft h e a n d 专b w i ub ed i f f e r e n t 舶mt h eo n e si fo n l yt h es y n c h r o t r o nr a d i a t i o ni sc o n s i d e r e d t h e s ee f f e c t sm a y s e v e 嬲f i l li m p o r t a n tc l u et ot h eg r b e n v i r o n m e n ta n dt h e i rp r o g e n i t o r 插图目录 1 1 辐射功率p 随s i n ( a ) 的变化，其中参数7 = 3 1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，p = 1 0 8 c m ，图中实线对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于同步辐射机 制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a n 9 1 9 9 6 ) 7 1 2 辐射特征频率u 随s i n ( a ) 的变化，其中参数7 = 3 x 1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，p = 1 0 8 ，图中实线对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于同步辐射机 制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a n 9 1 9 9 6 ) 7 1 3 辐射功率p 随1 的变化，其中参数s i n ( a ) = 1 0 ，b = 1 0 6 g ，p = 1 0 8 c n ，图中实线对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于同步辐射机 制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a n 9 1 9 9 6 ) ，8 1 4 辐射特征频率“，随7 的变化，其中参数8 伽( o ) = 1 0 ，b = 1 0 6 g ，p = 1 0 8 c m ，图中实线对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于同步辐射机 制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a r t g1 9 9 6 ) 1 5 辐射功率p 随磁场强度b 的变化，其中参数s i n ( c * ) = 1 0 ，7 = 3 1 0 7p = 1 0 8 c m ，图中实线对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于 同步辐射机制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a n g1 9 9 6 ) 1 6 辐射特征频率u 随曲率半径p 的变化，其中参数s i n ( e t ) = 1 0 一，7 = 3 1 0 7 ，p = 1 0 8 c m ，图中实线对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于 同步辐射机制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a n g1 9 9 6 ) 1 7 同步一曲率辐射，同步辐射，曲率辐射三者的辐射功率谱，其中参 数s i n ( a ) = 1 0 一，1 = 3 1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，图中实线对应于同步曲率辐 射机制，虚线对应于同步辐射机制，点线对应于曲率辐射机制( 摘自 c h e n g z h a n g1 9 9 6 ， 1 8 同步一曲率辐射( 实线) ，同步辐射( 虚线) ，曲率辐射( 点线) 偏振 度的比较，其中参数s i n ( c * ) = 1 0 ，7 = 3 x1 0 7 ，b = 1 0 6 g ，图中实线 对应于同步曲率辐射机制，虚线对应于同步辐射机制，点线对应于 曲率辐射机制( 摘自c h e n g ，z h a n g1 9 9 6 ) 1 9 同步曲率辐射、同步辐射曲率辐射的临界频率龇随电子l o r e n t z 因子，y 的变化( 曲) 线 1 1 0 单一投射角幂律能量分布电子的同步曲率辐射、同步辐射以及曲率 辐射 1 1 l 磁场强度对同步曲率辐射幂律谱形的影响。， 1 1 2 磁力线曲率半径对同步曲率辐射幂律谱形的影响 1 1 3 投射角对同步曲率幂律谱形的影响， 1 1 4 投射角平均后的同步曲率辐射幂律谱 8 9 9 1 0 加 垃 坞坞h “坫 插图b 录 1 1 5 大投射角平均后的同步曲率辐射幂律谱 1 1 6 同步曲率辐射( 1 ) ，同步辐射( 2 ) 和曲率辐射( 3 ) 在经典( 实线) ，无 自旋( 折线) 及有自旋( 点线) 情况下的频谱参数取为b = 1 0 ”g ，y 1 5 1 0 8 ，p = 1 0 6 c m ，s i n o c = 1 0 6 ( 摘自z h a l l g ，y u a n1 9 9 8 ) 1 8 1 1 7 同步曲率辐射( 1 ) ，同步辐射( 2 ) 和曲率辐射( 3 ) 在经典( 实线) ，有 自旋( 折线) 及有自旋( 点线) 情况下的频谱参数取为b = 1 0 ”g ，7 1 0 s ，p = 1 0 0 c m ，s i n o t = l o “( 摘自z h a n g ，y u a n1 9 9 8 ) 1 1 8 量子修正的同步曲率辐射功率( 1 ) ，量子同步辐射( 2 ) 的辐射功率与 7 的函数关系参数取为b = 1 0 1 2 g ，7 1 0 8 ，p = 1 0 6 m ，s i n a = 1 0 6 ( 摘 自z h e m g ，y u 8 n1 9 9 8 ) ， 1 1 9 经典的( 实线) 和量子修正的( 折线及点线) 同步曲率辐射的总功率 与曲率半径p 的函数关系参数取为b = 1 0 ”g ，1 = 3 1 0 7 ，8 讥q = 1 0 - 6 ( 摘自z h a n g ，y u a n1 9 9 8 ) 1 2 0 经典的( 实线) 和量子修正的( 折线及点线) 同步曲率辐射的偏振 度参数取为b = 1 0 ”g ，7 1 0 8 ，p = 1 0 6 c m , ，s i n o t = 1 0 一6 ( 摘自z h a n g ， y u a n1 9 9 8 1 1 9 2 1 2 1 已知的部分g a m m a 射线脉冲垦的多波段谱，最近新发现的3 颗正 在证认中( 此图摘自t h o m p s o ne ta 1 1 9 9 8 ) 2 4 2 2 极冠模型，外间隙模型，狭长间隙模型之间的几何相对位型图( 摘自 2 3 s l o tg a pm o d e l 几何位型示意图( 摘自h a r d i n g2 0 0 3 ) 2 6 2 9 3 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 ) ：， 3 2 3 2 伽玛暴的4 b 目录中的所有暴的时间( 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 ) 。 3 3 3 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 a i ( 2 0 0 1 ) ， 3 4 3 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 3 5 3 5 伽玛暴9 2 0 2 2 9 的光变曲线，显示出了o 2 2 毫秒的变化这里不同的 曲线是b a t s e 的不同能量波段来自s c h a e f e r w a l k e r ( 1 9 9 9 ) 3 5 3 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 3 6 3 7g 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 l e ta 1 ( 2 0 0 0 ) ， 3 8 插图b 录 3 8 和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 主导的了为了比较，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，定性上 和g r b 9 8 0 4 2 5 s n l 9 9 8 b w 的寄主星系类似此图来自h j o r t he ta 1 ( 2 0 0 3 ) ，4 0 4 1 g 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 ) 4 4 4 2 g r b 9 3 0 1 3 1 的谱和同步一曲率辐射的拟合结果实线足拟合曲线， 4 4 4 3 g r b 9 1 0 5 0 3 的谱和同步曲率辐射的拟合结果实线是拟合曲线 4 5 4 4 g r b 9 1 0 6 0 1 的谱和同步曲率辐射的拟合结果实线是拟合曲线 4 5 4 5 g r b 9 1 0 8 1 4 的谱和同步一曲率辐射的拟合结果实线是拟合曲线 4 6 4 6 g r b 9 2 0 6 2 2 的谱和同步，曲率辐射的拟合结果实线是拟合曲线 4 6 4 7 第一个时间区间( 一1 8 s 到1 4 s ) 内的g r b 9 4 1 0 1 7 的谱( g o n z a l e ze ta 1 ( 2 0 0 3 ) ) 和同步衄率辐射机制拟合的结果实线是总体的拟合结 果，点线是低能部分的拟合结果，虚线是高能部分的拟合结果 4 9 4 8 第二个时间区间( 1 4 s 到4 7 s ) 内的g r b 9 4 1 0 1 7 的谱( g o n z a l e ze ta 1 ( 2 0 0 3 ) ) 和同步曲率辐射机制拟合的结果实线是总体的拟合结 果，点线是低能部分的拟合结果，虚线是高能部分的拟合结果 5 0 4 9 第三个时间区间( 4 7 s 到8 0 s ) 内的g r b 9 4 1 0 1 7 的谱( g o i l z a l e ze ta 1 ( 2 0 0 3 ) ) 和同步曲率辐射机制拟合的结果实线是总体的拟合结 果，点线是低能部分的拟合结果，虚线是高能部分的拟合结果， 5 0 4 1 0 第四个时间区间( 8 0 s 到1 1 3 s ) 内的g r b 9 4 1 0 1 7 的谱( g o n z a l e ze t a 1 ( 2 0 0 3 ) ) 和同步曲率辐射机制拟合的结果实线是总体的拟合 结果，点线是低能部分的拟合结果，虚线是高能部分的拟合结果 5 1 4 儿第五个时间区间( 1 1 3 s 到2 1 1 s ) 内的g r b 9 4 1 0 1 7 的谱( g o n z a l e ze t 8 1 ( 2 0 0 3 ) ) 和同步曲率辐射机制拟合的结果实线是总体的拟合 结果，点线是低能部分的拟合结果，虚线是高能部分的拟合结果 5 i 4 1 2 使用同步曲率辐射机制对g r b 9 4 1 0 1 7 的谱进行拟合时使用的 参数，其中t i m e 是从b a t s et r i g g e r 给出的时间( g o n z a l e ze ta 1 ( 2 0 0 3 ) ) ；r 是外流的洛仑兹因子；【3 , 2 椭。b 】1 2 = , 7 2 厕。b 1 0 1 2 ；h 2 。讥b j 8 = 1 2 删。b 1 0 8 ；p 是电子能量分布的系数；下标i ，f 分别表示内激波和向 前激波 5 2 x 1 v插图目录 5 1 等离子体环境中弯曲