射线暴的研究新进展ppt课件.ppt

射线暴研究的新进展 能源比较 物质组成 分子 原子 电子 原子核 核子 质子 中子 夸克化学能 1eV 原子 效率 10 920吨汽油 4 1019尔格 500吨TNT核能 几MeV 核子 效率 几 10 31公斤235U 2 1021尔格 2万吨TNT 核弹 A Einstein E mc21945 广岛 长崎原子弹爆炸1949 美国成功研制氢弹1951 前苏联成功研制原子弹1964 中国成功研制原子弹1967 美国发射Vela卫星发现伽玛射线暴1973 发表第一篇文章 花絮 活跃领域观测概况辐射模型能源机制伽玛暴宇宙学展望 报告内容 一 活跃领域 1997年世界10大科技成就 1999年世界10大科技成就 2003年度世界10大科技成就 6 伽玛射线暴 二 观测概况 暴是什么 暴时间特征 波形复杂 没有规则持续时间 ms 1000s变化时标 1ms 甚至 0 1ms 1997年之前BATSE的观测 暴能谱 光子能量 10keV 10GeV非热谱 幂律谱高能未见切断 空间分布 BATSE 高度各向同性 银河系全景图 瑞典吕德天文台 统计学上支持 宇宙学距离 空间分布 高度各向同性 暴持续时间很短 无法安排后续的观测 暴的发生在空间上是随机的 在时间上也是随机的 无法预先作准备 除短暂的 射线 和少量X射线 外 没有其他波段上的对应体 无法借助其他波段上的已知距离的天体加以证认 射线的定位精度极低 在其误差范围内有太多的天体 无法确认哪一个天体与它成协 难点在哪里 BeppoSAX 暴余辉的发现 1997 宿主星系红移值的测定 距离问题的成功解决 BeppoSAX卫星 导致发现余辉 WFC2 26keV40o 40o误差范围 3 GRB监测器40 700keV WFC覆盖全天空的5 每月约可测1个 暴 GRB970228 amilestone TheFeb 28thburstwascaughtbyBeppoSAX OnFeb28 OnMarch3 Twoimages X rayafterglowofGRB970228 光学余辉 射电余辉 早期起伏 空间尺度小 晚期平滑 测量红移 暴辐射的能量 余辉带来的巨大突破 三 辐射模型 火球模型示意 标准辐射模型简化假设 相对论性的运动 各向同性的膨胀 同步辐射均匀星际介质典型的质子数密度 1cm 3 短暂脉冲式的能量注入 统一模型环境效应喷流机制辐射机制能量注入效应统计关系伽玛暴宇宙学 后标准效应 极端相对论阶段不长观测可以持续很长时间前人的极端相对论模型不能给出非相对论和绝热情形的正确极限统一模型的提出 统一模型的提出 动力学演化统一模型 点划线 极端相对论虚线 Sedov极限实线 统一模型 总结性文章ARA A 天文与天体物理年鉴 2000 vanParadijs Kouveliotou Wijers 据余辉研究其环境的状态据环境状态研究 暴的起源 环境效应的研究 非均匀环境 GRB970616n r k n r 2 星风环境 Dai Lu MNRAS 1998 支持 暴起源于大质量恒星塌缩的观点 Chevaliar Li ApJ 2000 GRB990123光变曲线的拐折 Fruchter etal astro ph 9902236 环境密度 n 101 106cm 3 tnr 相对论性火球 或中度喷流 开始转变为非相对论的时间 tnr 若干天 n 104cm 3 1 3 时间指数 F t 相对论阶段 早期 1 3 p 1 4非相对论阶段 晚期 2 15p 21 10 1 2 3 5p 9 201 8 结论 余辉光变曲线在tnr处开始变陡 Wijersetal 1997 Dai Lu ApJL 1999 环境密度效应 余辉光变曲线拐折 致密环境 GRB990123的光学余辉光变曲线上的拐折 n 104 106cm 3 相对论到非相对论的过渡 拐折 Dai Lu ApJL 1999 GRB980519的光学到X射线余辉的快速衰减以及其射电余辉 Wang Dai Lu MNRAS 2000 环境效应的意义 环境效应之一 星风效应星风为 暴前身星所提供的环境环境效应之二 密度效应致密环境很可能是分子云 暴与恒星形成区成协 两种环境效应的存在均支持 暴起源于大质量恒星的坍缩 四 能源机制 能源模型对撞 NS NS NS BH 引力辐射时标 108yr大质量恒星塌缩 与恒星形成区成协 与超新星成协NS SS相变 Cheng Dai PRL 1996 Dai Lu PRL 1998 避免重子污染的自然途径 奇异星 快速旋转的黑洞 盘 最大可用能量29 MBHc242 Mdiskc2 通过Blandford Znajek机制 自转能结合能 NS SS 避免重子污染的一种自然途径 能量 相变 20MeV 重子转动能 5 1051ergsI44 42 重子只存在于薄壳层内 10 5M 多次子暴 较差自转 产生率 LMXB内经吸积 NStoSS 10 6 yr每星系 Cheng Dai PRL 1996 Dai Lu PRL 1998 五 伽玛暴宇宙学 Couldgamma rayburstsbeusedtomeasurecosmology Einsteinequationswith Friedmannequations Theseequationscanexplainanassumedstaticuniverse butthisisinanunstableequilibrium Eddington 1932 thoughttheobservedHubbleexpansionmightwellbejustthefirst orderviewofauniverseacceleratingfromrestbecauseof Type IaSupernovae WhenthemassofanaccretingwhitedwarfincreasestotheChandrasekharlimit thisstarexplodesasanSNIa Hamuyetal 1993 1995 AcceleratingUniverseRiessetal 1998 50SNeIa Dotted excludingSN1997ck z 0 97 AcceleratingUniversePerlmutteretal 1999 42high zSNeIa Thebiggestquestioninphysics Whatistheinvisiblestuffblowingtheuniverseapart Adecadeago theideaof darkenergy wasahistoricalfootnote somethingEinsteinconcoctedtobalancehisequationsandlaterregretted Now thankstoobservationsofdistantsupernovaeandthefaintafterglowofthebigbang darkenergyisweighingheavilyuponthemindsofcosmologists CharlesSeife 2003 June20 Science 300 1896 Thediscoveryofcosmicspeedup perhapsoneofthemostimportantinallofscienceoverthepast25years savedabeautifultheory inflation andpresentedtheoristswithawonderfulpuzzle darkenergy thestuffcausingcosmicspeedup MichaelS Turner 2003 April PhysicsToday Hjorth J etal Nature 423 2003 847 850 GRB030329 SN2003dh tSN tGRB 2days 伽玛暴宇宙学 GRBCosmologyAdvantagesoverSNeIa GRBscanoccurathigherredshiftsuptoz 25 Gammarayssufferfromnodustextinction So GRBsareanattractiveprobeoftheuniverse Ghirlandaetal 2004a Dai Liang Xu 2004 atightcorrelationwithaslopeof 1 5andasmallscatterof 2 0 53 suggestingapromisingandinterestingprobeofcosmography Dai Liang Xu 2004 assumedacosmology independentcorrelation Conclusions M 0 35 0 15 1 w 0 84 0 57 0 83 1 AlargersampleestablishedbySwiftisexpectedtoprovidefurtherconstraints SwiftwillbelaunchedinOctober2004 StimulatingdiscussionsbyGhirlandaetal 2004 andFriedman Bloom 2004 Xu Dai Liang s 2004 furtherworkfor17bursts ComparisonofCosmologicalProbes 六 展望 GLAST WillstudythespectraofburstsoverlargeenergybandsandwithimproveddetailDesignedtoreplacetheroleoftheComptonObservatory Launchin2007 Swift Acombinedgamma ray x ray ultraviolet andop