伽玛暴喷流的性质和起源研究

Gamma-ray burst (GRB) is the most intensive explosion in the universe. From the discovery of the GRB in 1971, especially the discovery of the afterglow in 1997, the research on GRBs always contracts the great interests from the researchers and the public attentions. The related research is always the hot spot area. However, more and more mysteries emerge in front of people. The launch of Fermi satellite in 2008, indicates the coming era of the research on GRB high energy. This brings new chances for the study of the central engine and radiation mechanism of GRBs, while the understanding on the jet is the critical issue to solve those problems. In this project, we will establish the theory based on the observations, to study the properties and origins of GRB jets, together with the Lorentz factor of the jets, geometric structure and energy distribution of the jets, radiation from the jets, and the processes of producing and accelerating the jets based on the black hole accretion disk theory. At the same time, we will also take an eye on the coming special individual bursts, which will provide plenty of observational data and attract great interests. We hope to step more on the way to answer the question "what is GRB".

自1971年伽玛射线暴被发现，特别是1997年余辉的发现以来，伽玛射线暴作为宇宙中最猛烈的爆发现象一直吸引着公众的目光和科学工作者的巨大兴趣，其相关研究一直是天文的热点；但随着研究的深入，更多的谜题也摆在人们的面前。自2008年Fermi卫星上天，意味着伽玛暴研究的高能时代来临，为研究伽玛暴的能源机制、辐射机制等带来了新的机遇。而理解喷流正是解决这些问题的关键之一。本项目将理论结合观测，以伽玛暴喷流的性质和起源为中心，研究伽玛暴喷流的洛伦兹因子、喷流的几何结构和物质能量分布、喷流的辐射以及基于黑洞吸积盘理论的喷流如何产生和加速的过程；同时关注观测数据丰富、引起大家极大兴趣的单个的暴对喷流的限制。希望在回答“伽玛暴是什么”的路上继续前进一步。

伽玛暴来自相对论性的喷流，但是喷流的各种性质还并没有弄清楚。本项目以伽玛暴喷流的性质和起源为中心，按照计划书主要研究了三方面的内容，对伽玛暴的喷流洛伦兹因子进行了限制，对伽玛暴的中心引擎模型中的中微子主导吸积流利用短暴数据进行了研究，对和伽玛暴起源类似的潮汐瓦解时间进行的多方面的研究。我们得到了仅仅从黑体成分即可限制洛伦兹因子的方法；发现了短暴可能需要很大质量的吸积盘，可能需要其他机制来提高中微子辐射效率；对潮汐瓦解时间SwJ 1644+57的长短时标周期、长时标X射线光变曲线和多波段观测都进行了详细的拟合并得到了一个较完整的图像：一颗恒星在落入星系中心黑洞后被瓦解成扭曲的吸积盘，产生了双成分的喷流，喷流的内激波产生了快速光变的X射线辐射。这些工作对进一步理解黑洞吸积和产生喷流的过程提供了更多的理论依据。