伽玛射线暴的内耗散余辉机制和宇宙学应用研究

本项目首先以Swift时代得到的伽玛暴余辉数据、红移和光度分布等为主要观测依据，拟开展两个方面的研究：（1）在对大样本余辉数据统计分析的基础上，着重研究伽玛暴中心毫秒磁星通过星风产生内耗散余辉辐射（internal afterglow）的可能机制，主要针对星风磁重联加速时伴随产生辐射的过程。在此基础上，亦可进一步完善对星风终止激波辐射模型的研究。（2）分析得到具体的伽玛暴光度函数并考虑其可能的演化，以此结合长暴红移分布仔细推断高红移恒星形成率。利用此恒星形成率，一方面结合WMAP相关观测限制研究宇宙再电离的历史，并对早期恒星的性质（如辐射光子的能力）提供限制。另一方面，结合暗物质晕塌缩半解析模型，限制与星系形成相关的一些物理量。此外，（3）作为申请人对研究领域的拓展，本项目还将专门就目前公布的630个未证认的Fermi伽玛射线稳态源开展探索性的统计分类和理论分析。

首先，无论是在塌缩星模型还是双中子星并合模型下，伽玛暴后残留的致密天体都可能是一个高度磁化的中子星。为此我们提出了中子星通过r模不稳定性以及磁场Tayler不稳定性放大偶极磁场成为磁星的可能过程。其次，我们研究了磁星星风的加速、耗散以及对伽玛暴余辉的可能影响。特别是，针对双中子星并合产生的大质量中子星，我们首次从理论上预言了由中子星星风为并合抛射物供能产生的mergernova现象，其主要辐射特征与近年发现的一些快速明亮暂现源相符。这将为引力波探测提供良好的电磁对应体候选体。第三，我们通过研究Swift伽玛暴的红移和光度分布，限制了伽玛暴光度函数的形式和参数，特别是利用伪红移样本揭示了光度函数的红移演化。并结合CMB光深和宇宙宇宙红外背景等观测，对高红移恒星形成率进行了限制。此外，本项目还开展了有关Fermi伽玛射线稳态源、奇异夸克星等其它研究工作。共发表论文11篇，另有2篇等待出版中。