伽玛射线暴暴周环境性质和暗暴本质

This project proposes to study the environment properties and the nature of optically dark gamma-ray bursts (GRBs) with observations of multiwavelength afterglows and host galaxies in order to reveal the possible correlations among dust extinction, neutral hydrogen absorption, metallicity of host galaxies and star formation rate as well as dependence of optical afterglow emission to the microphysical parameters of the radiating region. This would be helpful for understanding the nature and optically dark GRBs and GRBs as probes of deep universe. The main contents include:(1) Complie a well-sampled optical afterglow lightcurves in multi-wavelength to study the dust extinction feature of GRB environment; (2)Study the spectral softening observed in late X-ray afterglow; (3)Investigate the nature of dark GRBs from observations of the X-ray afterglow and GRB host galaxy; (4)Systematically study the embient density of GRBs with afterglows in the radio, optical and X-ray bands.

利用伽玛暴多波段余辉观测数据和寄主星系观测数据研究伽玛暴暴周环境性质和暗暴本质，揭示暴周尘埃消光、中性氢吸收、寄主星系金属丰度、恒星形成率等之间可能的关联性，研究光学余辉辐射跟辐射区物理性质的依赖性，为认识暗暴的本质提供线索，为利用伽玛暴作为探针开展宇宙学研究开展基础性的工作。主要研究内容四个方面：（1）建立具有良好采样、多波段同时联测的光学数据库，研究伽玛暴暴周尘埃消光特性；（2）研究部分伽玛暴X射线余辉中晚期谱软化现象，并分析是否是暴周环境所致；（3）从X射线余辉和寄主星系性质为切入点研究暗暴是否是消光所致；（4）建立具有良好的射电、光学、X射线三个波段观测数据的样本研究暴周介质密度特性。

经过广州大学和广西大学四位项目组成员的共同努力，本项目得以如期完成科学目标。本项目利用伽玛射线暴多波段余辉观测数据和寄主星系观测数据研究伽玛射线暴暴周环境性质和暗暴本质，揭示暴周尘埃消光、中性氢吸收、寄主星系金属丰度、恒星形成率等之间可能的关联性，研究光学余辉辐射跟辐射区物理性质的依赖性，为认识暗暴的本质提供线索，为利用伽玛射线暴作为探针开展宇宙学研究开展基础性的工作。完成的研究内容有如下几个方面：（1）建立具有良好采样、多波段同时联测的光学数据库，结合X射线余辉数据，系统研究光学余辉谱，并通过早期光学余辉鼓包和晚期增亮行为，分析光学余辉的物理起源，揭示了暗暴的物理本质。通过对红移为0.624、未发现有超新星成协的长伽玛射线暴GRB 100418A的多波段光学余辉数据以及X射线余辉数据的分析，发现此暴的第一个鼓包成分应该起源于内激波，第二个鼓包成分则起源于外激波。GRB 100418A和GRB 060614的如此相似之处，推测它们的第二个鼓包成分应该是由中心引擎发出的一个双成分结构喷流所产生。或许具有此类特征的暴属于伽玛射线暴中新的一类。（2）建立具有良好的光学、X射线两个波段观测数据的样本，以X射线余辉中，始终呈现单一幂律衰减的光变曲线形态伽玛暴源为切入点，统计分析此类特征暴源的暴周环境。GRB 061007和GRB 080319B均属于一类在X射线波段其光变曲线呈现单一幂率形态的伽玛射线暴，而具有这类形态的伽玛射线暴被认为是由外激波辐射来主导的一类特殊伽玛射线暴。经过对光学波段和X射线波段的谱演化分析，发现前者的X射线余辉和光学余辉具有同一起源，而后者异于前者。对前者的谱分析结果显示，X射线波段的谱指数没有演化，而光学波段的谱有向蓝端演化的趋势。推测前者的暴周环境不是均匀介质，而应是星风环境。