High-Energy Cosmic Rays from Galactic and Extragalactic Gamma-Ray Bursts
概述了一个银河系和河外伽马射线暴（GRB）高能（> 10 ^14 eV）宇宙射线（HECR）模型。假设伽玛暴中的相对论外流注入的CR质子和离子的能量最高（>10^20 eV），呈幂律分布。一个扩散传播模型HECR从一个单一的最近的伽玛射线暴在1千秒差距从地球解释了CR光谱附近和膝盖以上。在10^18 eV以上的CR谱与河外伽玛暴的一个分量相吻合。通过规范化的能量注入率所需的产生CR流量从河外源在当地观察到的，我们确定了一个典型的GRB的能量必须释放的非热强子的形式。我们对HECR谱的解释要求伽玛暴是强子占优的，这将通过从伽玛暴中探测到HE中微子得到证实。
2003-12-08 astro-ph
High Energy Gamma Rays from Ultrahigh Energy Cosmic Rays in Gamma Ray Bursts
最近有人提出伽玛暴的冲击波加速了高能（$\gtrsim 10^{19}$ eV）宇宙射线（UHECR）。我们计算所观察到的同步辐射光谱从质子和高能轻子形成的级联中启动的离子生产，考虑到$γγ$衰减的来源。归一化的GRB~970508的发射特性，我们预测$\sim 10$ MeV - 100 GeV的通量水平，可能已经观察到EGRET从明亮的GRB，并可以检测到拟议的GLAST实验或地面空气\v切伦科夫望远镜的阈值$\lesssim $几百GeV。UHECR引起的高能$γ$射线余辉的时间衰减明显慢于低能暴和相关的同步辐射自康普顿（SSC）辐射，这提供了一个直接的方法来测试高能伽玛暴余辉的强子起源。除了验证UHECR起源假说外，短波长辐射和余辉还可以用来探测星系际红外辐射场的扩散水平或限制GRB源的红移。
1998-04-07 astro-ph
High Energy Cosmic Rays from Local GRBs
我们已经建立了一个模型，解释宇宙射线的能量E之间的\~0.3 PeV和能量的第二膝在E_2 ~ 3*10^{17} eV起源于最近的银河系伽马射线暴（GRB），发生在约100万年前，在1千秒差距从地球。假设伽玛暴的相对论激波注入最高能量的幂律分布的宇宙射线（CR）。来自局部伽玛暴的CR的扩散传播解释了在E_1 ~ 3*10^{15} eV的第一膝附近和之上的CR谱。第一个和第二个膝盖被解释为直接连接到星际介质中的等离子体湍流的注射在~1 pc和~100 pc的规模，分别。在E > E_2时，河外伽玛暴向CR的跃迁发生。CR光谱中E ~ 4*10^{18} eV处的踝状物起源于宇宙学时间尺度上UHECR的大气能量损失，这也是Berezinsky和合作者提出的。在E> E_{GZK} = 6*10^{19} eV时，任何偏离指数截止行为的极高能量CR的显著过剩通量，都意味着在时间尺度t <10 ^8年的时间尺度上，来自本地河外源的~10 Mpc的近期伽玛射线暴活动的重大贡献。
2005-08-23 astro-ph
High-Energy Cosmic Rays and Neutrinos from Gamma-Ray Bursts
本文描述了一个完整的伽马射线暴（GRB）中高能（>~10^{14} eV）宇宙射线起源的模型，以及这一假说的意义。伽玛暴高能中微子的探测提供了一个明确的测试模型。伽玛暴中宇宙射线加速的证据是由异常伽玛射线成分的探测提出的，例如从伽玛暴941017中观察到的。在恒星形成星系（如银河系）周围的中子β衰变晕就是这个模型的结果。来自银河系伽玛暴的宇宙射线不太可能解释悉尼大学巨型空气簇射记录仪（SUGAR）报告的~10^{18} eV宇宙射线过剩，但可能有助于过去的灭绝事件。
2005-06-16 astro-ph
Gamma-ray bursts: Potential sources of ultra high energy cosmic-rays
提出了宇宙学伽马射线暴（GRB）源与超高能宇宙射线（UHECR）源之间存在联系的论点。最近的伽玛射线暴和UHECR观测结果加强了这些论点。预测的GRB模型的UHECR生产，可以测试与大面积高能宇宙射线探测器，无论是操作或正在建设中，概述。
2004-12-21 astro-ph
GeV photons from up-scattering of supernova shock breakout X-rays by an outside GRB jet
首次报道了与伽马射线暴有关的超新星GRB 060218/SN 2006 aj的X射线爆发。伽马射线发射和幂律衰减的X射线余辉被归因于一个高度相对论性喷流，而热软X射线被认为是当辐射为主的冲击从光学厚的恒星风破裂时产生的。我们研究了反向康普顿发射的突破热软X射线散射的相对论电子在喷流向前冲击，预计将在更大的半径比突破冲击。这种IC发射产生亚GeV到GeV的光子，这些光子可以被GLAST检测到。在超新星激波爆发的同时探测到这样的GeV光子，将为在激波爆发时在激波之前存在GRB喷流提供证据。X射线和相对论电子之间的各向异性散射可能导致喷流开口角之外的大角度发射。这对探测来自无爆发的Ib/c型超新星激波爆发的GeV光子具有意义，由于其更各向同性的发射，可以用LOBSTER等宽场X射线相机观察到。
2006-04-14 astro-ph
Clues from the prompt emission of GRB 080319B
伴随GRB 080319 B而来的极其明亮的闪光，乍一看，暗示着这次爆发中的瞬发$γ$ -射线是由同步加速器自康普顿（SSC）产生的。我们在这里分析所观察到的光学和$γ$光谱。我们发现，非常强的光发射构成，由于自吸收，非常强的约束发射过程，并把光发射的起源在一个非常大的半径，几乎不一致的内部冲击。或者，它需要一个非常大的随机洛伦兹因子的电子。我们发现SSC不可能产生瞬发$γ$射线。我们还表明，光发射和$γ$射线不能产生同步辐射从两个群体的电子在同一个发射区域。因此，我们必须得出结论，光学和$γ$射线是在不同的物理区域产生的。对观测结果的一种可能解释是，$γ$射线来自内部激波，而闪光则来自外部激波发射。这与在光学和$γ$射线信号之间观察到的几秒钟延迟是一致的。
2008-12-05 astro-ph
Cosmic Rays from Gamma Ray Bursts in the Galaxy
利用最近的标准能量结果估算了银河系伽马射线暴（GRB）对地球的辐射事件率。我们假设伽玛暴加速高能宇宙射线，并提出了三维模拟宇宙射线在银河系磁场中移动和通过俯仰角散射扩散的结果。轴上GRB灭绝事件开始于强大的即时伽马射线和中子脉冲，随后是宇宙射线质子和中子衰变质子向地球扩散的更长寿命的阶段。我们的研究结果迫使重新解释报告~ 10^{18} eV的宇宙射线各向异性，并提供了一个严格的测试模型，高能宇宙射线起源于伽玛暴，这将很快与俄歇天文台进行测试。
2005-06-16 astro-ph
COSMOLOGICAL GAMMA RAY BURSTS AND THE HIGHEST ENERGY COSMIC RAYS
我们讨论了最高能量宇宙射线（CR）和宇宙学$γ$射线暴（GRB）具有共同起源的情况。这种情况与观测到的高于$10^{20}\text{eV}$的CR通量一致，只要每个脉冲群在$γ$射线和高于$10^{20}\text{eV}$的CR中产生相似的能量。在一个耗散的、超相对论性的风中，质子可能被费米机制加速到能量$\sim10^{20}\text{eV}$，光度和洛伦兹因子高到足以产生伽玛射线暴。对于均匀的GRB分布，这种情况下预测各向同性，时间无关的CR通量。
1995-05-18 astro-ph
A Blind Search for Bursts of Very High Enery Gamma Rays with Milagro
米拉格罗探测器是一个水-切伦科夫探测器，它观测能量E> 100 GeV的宇宙伽马射线产生的扩展空气簇射。米拉格罗的有效面积在能量E~ 10 TeV时达到峰值，但即使低至几百GeV（100 GeV时约为10 m^2），它仍然很大。Milagro的宽视场（~2sr）和高占空比（>90%）使其成为持续监测头顶天空瞬态甚高能量（VHE）排放的理想选择。这项研究搜索了Milagro的数据，以寻找此类排放。尽管这次搜寻主要是为了探测伽马射线暴（GRB）的辐射，但它仍然对原始黑洞蒸发最后阶段的辐射或任何其他产生VHE伽玛射线暴的现象敏感。由卫星测量的伽玛射线暴光谱高达几十个GeV，没有显示出截止的迹象。尽管对$GeV/TeV$伽马射线敏感的多种仪器已经对伽马射线暴进行了观测，但还没有对这种发射进行明确的探测。其中一个原因是能量E>~ 100 GeV的伽马射线会因与河外背景光的相互作用而衰减，或者在爆发点被内部吸收。有许多模型可以预测伽玛暴的VHE γ射线辐射。对这种辐射的探测或限制可以提供有关伽玛暴产生机制和环境的有用信息。这项研究对过去五年的米拉格罗数据进行了盲检，以寻找持续时间从100微秒到316秒的VHE伽马射线爆发。外部仪器未提供GRB定位。相反，整个数据集在时间，空间和持续时间上进行了彻底搜索。未检测到重大事件。对伽玛暴的VHE排放设定了上限。
2008-11-10 astro-ph
Comment on ``Cosmological Gamma Ray Bursts and the Highest Energy Cosmic Rays''
在不久前发表在PRL上的一封具有上述标题的信中，Waxman提出了一个有趣的建议，即宇宙伽马射线暴（GRB）是超高能宇宙射线（UHECR）的来源。Milgrom和Usov以及Vietri也独立提出了这一点。然而，最近对伽玛暴及其余辉的观测，特别是最近来自Akeno Great Air Shwoer Array（AGASA）的UHECR数据排除了河外伽玛暴作为UHECR的来源。
1998-11-12 astro-ph
Cosmic Rays and Neutrinos from GRBs: Predictions versus Acceleration Modeling
本文分析了伽玛暴中质子的费米加速度及其中微子特征。我们比较了玻姆标度和柯尔莫哥洛夫标度的后果，后者更可靠。关于UHE-质子的能量限制的各种损失和中微子的排放的预测结果是非常敏感的这些标度。我们认为Kolmogorov标度是最现实的，并预测一个合理的pp-中微子排放量约100 GeV的火球膨胀的辐射阶段结束时，大量的GRB悬而未决的重子负载。第二个p $γ$ -中微子的排放预计与加速质子在无辐射阶段，但与同步辐射损失限制紧接着一个严重的膨胀损失限制。根据柯尔莫哥洛夫标度，质子不能达到UHE范围。无论如何，双组分中微子发射的巨大可能性将是宇宙射线物理学的一个有趣线索。
2003-10-29 astro-ph
Is there a galactic component for the ultra high energy cosmic rays?
在伽马射线暴（GRB）可能是超高能宇宙线（UHECR）起源的假设下，我们提出了UHECR起源的两个分量（银河系和河外）模型。该模型基于两个事实。第一个是BATSE星表中伽玛暴角分布的各向异性。其次，在所有已定位的长伽玛暴中，只有大约15%的伽玛暴有光谱红移，大约38%的伽玛暴有X射线、光学或射电余辉。到目前为止，在短伽玛暴中，没有发现余辉和红移，这表明这些伽玛暴源位于银河系内部或附近。这两个组件的UHECR模型进一步支持的UHECR超过$10^{18}$ eV从银河系中心区域的方向的实验证据。该模型以一种自然的方式解释了能量超过GZK截止值的宇宙射线的存在。
2005-10-20 astro-ph
The sub-energetic GRB 031203 as a cosmic analogue to GRB 980425
自发现与附近（距离约40 Mpc）超新星1998 bw有关的伽马射线暴GRB 980425以来的六年里，天文学家们一直在激烈地争论这一事件的性质。相对于位于宇宙学距离（红移，z~1）的爆发，GRB 980425在伽马射线中的亮度不足三个数量级。无线电量热仪显示，爆炸的能量不足10倍。在这里，我们报告最近z=0.105 GRB 031203的射电和X射线余辉的观测结果，并证明它也是次高能的。我们的结果，当考虑到低伽玛射线光度，建议GRB 031203是第一个宇宙类似的GRB 980425。我们没有发现任何证据表明，这一事件是一个高度准直爆炸离轴观看。像GRB 980425一样，GRB 031203似乎是一个本质上的亚能量伽马射线暴。这种次能量事件有微弱的余辉。对具有平滑伽马射线光变曲线的微弱爆发（GRB 031203和980425共同）的深入跟踪可能使我们能够揭示它们预期的大量人口。
2004-08-04 astro-ph
Gamma Ray Bursts as Possible High Energy Sources
已知伽马射线暴是高能伽玛射线的来源，并且很可能是高能宇宙射线和中微子的来源。在简要回顾了几MeV及以上能量的伽玛暴观测的基础上，总结了伽玛暴的轻子和强子模型的物理学。BATSE和EGRET/TASC数据中关于两种成分的证据表明，伽玛暴是高能宇宙射线的来源。GLAST观测将揭示伽马射线暴的高能伽马射线功率和能量释放，并将提供异常高能发射成分的详细知识，但宇宙射线加速的确认必须等待伽马射线暴100 TeV - PeV中微子的探测。
2005-12-06 astro-ph
The Afterglow of GRBs
在致密双星系统中，由合并或吸积引起的相对论性喷流产生宇宙学伽马射线暴的模型也预测伽玛射线暴伴随着高能光子、TeV中微子、X射线、可见光子和无线电波的延迟发射。它们的发射机制类似于在伽马射线耀斑期间由耀变体发射的机制。最近观测到的GRB 970228在X射线和可见光子中的余辉很好地解释了这些模型。特别是，预测的幂律谱，与频率成反比的时间延迟和与能量无关的随时间的幂律衰减，都与观测结果非常吻合。
1997-04-25 astro-ph
Physical Limits of Different Models of Cosmic Gamma-Ray Bursts
目前关于伽玛暴起源的普遍看法与宇宙学有关，是基于统计分析和长伽玛暴光学余辉红移的测量。没有发现红移，伽玛射线暴光谱和总伽玛射线暴注量之间的相关性。比较了KONUS和BATSE数据在统计量和硬X射线谱线方面的差异。硬γ射线余辉、瞬发光谱、硬X射线谱线测量对进一步研究伽玛暴起源具有重要意义。讨论了短伽玛暴与软伽玛中继站的可能联系。
2004-01-19 astro-ph
TeV Burst of Gamma-Ray Bursts and Ultra High Energy Cosmic Rays
最近的一些实验探测到了10-20 TeV以上的甚高能量（VHE）γ射线，独立地报道了一些明亮的伽马射线暴（GRB）的VHE暴。如果这些信号真的来自伽玛暴，那么这些伽玛暴必须以VHE伽马射线的形式发射出比普通伽玛暴光子能量范围（keV-MeV）更大的能量。我们发现，这种极端现象可以合理地解释加速到\sim 10^{20-21} eV的质子的同步辐射，这已经由Totani（1998 a）预测。质子携带的能量似乎比电子大（m_p/m_e）倍，因此一个伽玛暴释放的总能量就相当于\sim 10^{56}（ΔΩ/ 4 π）尔格。因此，伽马射线暴辐射的强烈聚束是非常可能的。将VHE谱扩展到20 TeV以上，给出了一个几乎与模型无关的伽玛暴洛伦兹因子下限，即$γ\gtilde 500$。此外，我们的模型给出了电子同步辐射产生的普通keV-MeV γ射线的能量范围和时间变化。因此，伽玛暴的VHE爆发有力地支持了地球上观测到的超高能宇宙射线是由伽玛暴产生的假说。
1998-11-25 astro-ph hep-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays and Neutron-Decay Halos from Gamma Ray Bursts
关于功率和加速效率的简单论证表明，能量>~ 10^{19} eV的超高能宇宙射线（UHECRS）可能起源于伽玛暴。在伽玛射线暴爆炸波中通过光π介子产生过程形成的中子离开加速场并穿过星系际空间，在那里它们衰变并将非常高能的质子和电子成分注入星系际空间。中子衰变质子形成UHECR的一个组成部分，而中子衰变电子从康普顿散射的背景辐射产生光学/X射线同步加速器和伽马辐射。一个显着的比例与伽玛射线暴活动的星系应该被包围的特征尺寸~ 100千秒差距的中子衰变晕。
2001-03-20 astro-ph
Coronal Gamma Ray Bursts as the sources of Ultra High Energy Cosmic Rays?
我考虑了超高能宇宙射线在位于银河日冕的伽马射线暴中被加速的可能性，从而绕过了Greisen-Zatsepin-Kuz'min截止所提出的问题。在日冕伽马射线暴模型中，超高能ECR的加速可能发生在产生超高能ECR的日冕中：在Podsiadlowski、Rees和Ruderman（1995）的模型中，允许拟合伽马射线暴观测的相同参数导致了对与Bird等人（1994）事件相对应的最高可实现能量的估计，以及宇宙射线中非常低的光度。我证明，如果Milgrom和Usov（1995 a）的观测结果得到证实，河外伽玛暴关于超外碰撞核反应加速的模型是站不住脚的，但同样的约束不适用于日冕模型。此外，我表明，粒子加速的效率需要比宇宙学模型中的伽玛暴小得多（要求不高）。关于随后的宇宙射线光谱分布仍然是未知数。我还简要讨论了区分这两种可能性的观察策略。
1995-10-30 astro-ph
High-Energy Gamma-Rays from GRB X-ray Flares
最近在伽马射线暴（GRB）的余辉阶段探测到的X射线耀斑表明，在前向激波内部的半径处，存在一个发动机内部的起源。当这些耀斑光子通过前向激波时，它们被前向激波余辉电子散射，必然产生逆康普顿辐射。我们发现，这种IC发射产生高能量的伽马射线耀斑，这可能是由AGILE，GLAST和地面的TeV望远镜检测。耀斑光子与前向冲击电子之间的各向异性IC散射不影响IC分量的总强度，但导致IC分量峰相对于耀斑峰的时间延迟。各向异性散射效应也可能在一定程度上削弱耀斑光子增强电子冷却对余辉强度的抑制作用。我们推测，这种IC成分可能已经被EGRET从一个非常强的爆发GRB 940217中检测到。GLAST的未来观测可能有助于区分X射线耀斑是起源于后期中央发动机活动还是外部冲击。
2007-02-23 astro-ph
Neutrinos and Gamma Rays from Photomeson Processes in Gamma Ray Bursts
如果能从伽玛暴中探测到高能中微子，那么高能强子在伽玛暴冲击波中的加速将被建立起来。本文综述了光子中微子产生的最新计算，并介绍了高能中微子及其伴随的强子级联辐射的新计算。如果强子被注入GRB冲击波，其能量相当于测量到的硬X射线/软伽马射线发射，那么只有注量水平>~ 3e-4 erg cm^{-2}的最强大的爆发才能为探测μ子中微子提供现实的前景。如果伽玛射线暴冲击波具有大的重子载荷和多普勒因子<~ 200，则有可能探测到高能中微子。强子重子负载和预期的中微子数量的显着限制施加的通量从双光子级联在相同的过程中产生中微子。
2003-12-09 astro-ph
Polarization of GRB via scattering off a relativistic sheath
伽玛射线暴火球可以被相对论性的、富含重子的外流包裹起来，这种外流会在选定的方向上散射出一束极化的伽玛射线。RHESSI最近宣布的强极化可以通过散射机制实现，尽管不是大多数时候。当散射机制与同步加速器机制一起作用时，它可以规避一些由纯粹的同步加速器极化起源所暗示的预测。散射分量的时间分布可能与原始伽马射线的时间分布不同。
2003-09-02 astro-ph
Contributions of GRBs and Cen A-like Radio Galaxies to the Cosmic Gamma-ray Background
本文研究了40 keV - 2 MeV区伽马射线暴（GRB）对宇宙弥散γ射线背景（CGB）的贡献。我们使用高能量分辨率（HER）的数据从爆裂和瞬态源实验（BATSE）船上的康普顿伽玛射线天文台（CGRO）生成伽玛暴模板谱。虽然GRB对CGB的贡献通常很小，但与Ia型超新星的主导通量相比，积分GRB通量实际上在10-40 keV的狭窄范围内与SNIa相当。GRB对CGB的贡献与II型超新星相同。虽然BATSE数据在~40 keV以下不可用，但模板光谱的外推表明，爆发可以填补塞弗特星系（在~ 100 keV以下占主导地位的CGB）和SNIa（在~1 MeV占主导地位）之间现有差距的重要部分。我们估计贡献岑A-样（FR I）射电星系在这个能量制度，INTEGRAL数据预计将提供重大进展。
2001-05-10 astro-ph
Cosmic Gamma-Ray Bursts as a Probe of Star Formation History
从长持续时间伽玛暴的光变关系导出了宇宙伽马射线暴（GRB）的形成率，并与宇宙恒星的形成率进行了比较。如果伽玛暴与大质量恒星的坍缩有关，那么伽玛暴的速率应该与恒星的形成速率近似成正比。我们发现这两个速率在低红移处有相似的斜率。这表明伽玛射线暴确实跟踪宇宙的恒星形成率，这反过来又意味着产生伽玛射线暴的大质量恒星的形成率与总的恒星形成率成正比。这也意味着我们可以利用伽玛暴作为探测宇宙恒星在高红移下的形成速率。我们发现，由光变率-光度关系推断的宇宙恒星形成率在z > 3时随红移的增加而急剧增加。这与从场星系的光学观测得到的宇宙恒星形成率的测量结果形成明显的对比，这表明即使在对尘埃消光进行了校正之后，光学观测仍然遗漏了许多高z恒星的形成。
2000-10-29 astro-ph
Relationship between pulse width and energy in GRB 060124: from X-ray to gamma-ray bands
GRB 060124是第一个同时被三台\emph{Swift}观测到瞬发和余辉辐射的事件。它的主峰也触发了Konus-Wind和HETE-II。因此，对瞬发辐射的时间和光谱特性的研究可以扩展到X射线波段。我们进行了详细的分析，这两个很好地确定脉冲的爆发，并发现脉冲在更高的能量更窄，X射线和γ射线遵循相同的$w - E$关系的个人脉冲。然而，脉冲之间的$w - E$关系并没有一个普适的幂律指数。我们还发现，上升衰变比$r/d$似乎不随$E$的变化而变化，并且$r/d$值与在典型伽玛暴中观测到的值很好地一致。宽带光谱能量分布也表明X射线与伽马射线的光谱行为一致。这些结果表明，X射线发射跟踪γ射线发射，并且两个能带的发射可能源自相同的物理机制。
2008-06-07 astro-ph
The Cannonball Model of Gamma Ray Bursts: Spectral and Temporal Properties of the Gamma Rays
最近的观测表明，伽马射线暴（GRB）及其馀辉是由超新星爆炸中释放的高度相对论喷流产生的。我们已经提出，这一事件的结果不仅仅是一个紧凑的物体加上喷出物：在几天之内，母星的一部分回落，产生一个厚的吸积盘。随后的吸积产生喷流并构成GRB的“引擎”，就像在微类星体和活动星系核中观察到的等离子体的相对论性“炮弹”喷射一样。在这里，我们调查的生产伽玛射线暴的喷射炮弹退出超新星壳与它的碰撞重新加热，发射高度向前准直辐射。每个炮弹对应于伽玛射线暴中的一个单独脉冲。我们无法预测这些脉冲的时序，但炮弹模型在描述单个脉冲的总能量、能谱和时间依赖性方面表现得非常好。
2000-12-11 astro-ph
Muon Detection of TeV Gamma Rays from Gamma Ray Bursts
由于星载仪器的尺寸有限，不可能观测到能量超过GeV的伽马射线暴的通量。本文指出，通过探测γ射线在地球大气中的秒级产生的μ介子，可以探测TeV能量以上的γ射线暴辐射。最近启用的地下探测器（AMANDA、贝加尔湖探测器和MILAGRO）使观测成为可能，这些探测器结合了几百GeV或更小的低μ子阈值和10^3 m^2或更大的有效面积。这些观测不仅将为伽玛暴的起源和特征提供新的认识，而且还将提供有关漫射红外背景的定量信息。
1999-02-02 astro-ph
Gamma-Ray Bursts and the Cosmic Star Formation Rate
我们已经测试了几个模型的伽玛暴光度和红移分布函数的兼容性与BATSE 4B数与峰值流量的关系。我们的研究结果不同意最近的说法，目前的伽玛射线暴观测可以用来强烈约束宇宙恒星形成的历史。相反，我们发现，放松假设，伽玛暴是标准蜡烛呈现一个非常广泛的模型一致的BATSE数通量关系。我们明确构建两个样本分布，一个跟踪恒星形成的历史，一个具有恒定的共动密度。我们发现，这两种分布是兼容的观测到的流量和红移的爆发GRB 970508，GRB 971214，和GRB 980703，我们讨论了所需的测量来区分这两种模式。
1998-08-23 astro-ph
Gamma Ray Bursts and Cosmic Ray Origin
本文介绍了火球/爆炸波模型的理论基础，以及最近的一些结果对伽玛暴源模型和宇宙射线产生的伽玛暴的影响。本文简要地概述了瞬发γ射线发光相位的BATSE观测，以及伽玛暴的Beppo-SAX和长波余辉观测。推导的光谱和时间指数的绝热爆炸波减速在一个均匀的周围介质中的非相对论性的反向冲击波的限制情况下，无论是球形和准直的流出，作为一般理论的一个例子。外激波模型对余辉的拟合结果表明，GRB的外流是喷射的。外激波模型还解释了长持续时间伽玛暴瞬时谱中峰值能量的持续时间分布和聚集现象，并由此导出了伽玛暴源率密度与红移的关系。根据Frail等人的恒定能量库的结果，对源模型进行了评述，该结果表明伽玛暴的总能量为10^{51}尔格的几倍，平均辐射率约为全天空的1/500。Paczynski的各向同性超新星模型被排除。从伽玛暴的X射线观测和恒能库结果来看，Vietri-Stella模型的两步坍缩过程优于超新星/超新星模型。伽玛射线暴冲击波中的二级过程可以将粒子加速到超高能量。伽玛暴可能是超高能ECR和能量在宇宙射线谱拐点以上的宇宙射线的来源。用GLAST和地面伽马射线望远镜进行的高能中微子和伽马射线观测对测试伽马射线暴源模型至关重要。
2002-02-13 astro-ph
On the spectrum of Ultrahigh Energy Cosmic Rays and the Gamma Ray Burst Origin Hypothesis
宇宙学上的伽马射线暴（GRB）可以产生观测到的最高能量的宇宙射线通量。然而，最近对伽玛暴的研究表明，它们的红移分布可能遵循平均恒星形成率的分布，并且在高红移时伽玛暴的数量更多。因此，我们表明，光生子生产的能量损失所遭受的高能宇宙射线来自伽玛暴将产生太尖锐的光谱高能量截止与空气淋浴数据一致。此外，我们表明，宇宙学伽玛暴未能提供所需的能量输入占宇宙射线通量10 EeV以上的100-1000倍。
2001-03-21 astro-ph hep-ph
Pulse Width Evolution of Late Time X-rays Flares in GRBs: Evidence For Internal Shocks
研究了由{ \it Swift}航天器上的窄视场X射线望远镜（XRT）观测到的伽马射线暴（GRB）后的晚期X射线耀斑的持续时间和变率。这些耀斑被认为是由中央发动机的后期活动的指示，中央发动机为伽玛射线暴提供动力，并通过类似于产生即时发射的方式产生。我们使用一个非参数的程序来研究耀斑的整体时间特性和结构函数分析，以寻找一个基本的可变性的时间尺度之间的即时和晚的时间发射的演变。我们发现，在28个单独的X射线耀斑在18个单独的伽玛暴之间的耀斑持续时间和它们的峰值流量的时间，因为伽玛暴触发的强相关性。我们还发现了一个定性的变化减少的趋势，作为时间的函数，因为触发，与最小的变化时间尺度$Δt/t=0.1$为大多数耀斑的特征。我们解释这些结果作为证据的内部冲击的碰撞半径大于那些产生的即时发射。GLAST对高能辐射的同时探测可能是确定这些X射线耀斑是否真的起源于余辉后面的内部冲击的关键测试，因为任何起源于余辉后面的X射线辐射在穿过外部冲击时都将经历逆康普顿散射。
2007-07-30 astro-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Prompt TeV Gamma Rays from Gamma Ray Bursts
伽马射线暴（GRB）被认为是能量高达$\gsim10^{20}\ev$的超高能宇宙线（UHECR）事件的一类{ \it可能}源。在伽玛射线暴源内加速的最高能量质子的同步辐射应产生高达TeV能量的伽马射线。在这里，我们简要地讨论了从在即将到来的ICECUBE μ子探测器在南极的伽玛暴中的质子同步辐射源的提示TeV γ射线的可探测性的角度对伽玛暴的能量学的影响。
2003-05-12 astro-ph hep-ph
Cosmic gamma-ray bursts: observations and modeling
目前关于伽玛暴起源的普遍看法与宇宙学有关，是基于统计分析和长伽玛暴光学余辉红移的测量。对γ射线暴的辐射模型和中心机模型进行了分析。这些模型中的大多数不能产生宇宙学伽马射线暴所需的能量。为了减少γ射线暴的能量输出，需要进行准直。没有发现红移，伽玛射线暴光谱和总伽玛射线暴注量之间的相关性。比较了KONUS和BATSE数据在统计量和硬X射线谱线方面的差异。硬γ射线余辉、瞬发光谱、硬X射线谱线测量对进一步研究伽玛暴起源具有重要意义。两个明亮的光学余辉已被检测到，表明最初的明亮的光发射直接与伽玛暴本身，并有不同的起源，从随后的微弱的光发射。这些观察结果的代表。观测表明，伽玛暴起源于高物质密度星系的恒星形成区。来自宇宙学伽玛暴的强大伽马射线通量与周围稠密的分子云的相互作用导致长的光学余辉，持续长达10年，由于云的再辐射。对不同形式的云进行了再辐射的数值模拟。本文还讨论了短伽玛暴与软伽玛中继站的可能联系。
2007-01-22 astro-ph
Overview on direct and indirect measurements of cosmic rays - Some thoughts on galactic cosmic rays and the knee
概述了银河系宇宙射线的直接和间接测量结果。讨论了它们对当代理解宇宙射线起源及其能谱拐点的影响。
2005-01-13 astro-ph
High energy cosmic-rays and neutrinos from cosmological gamma-ray burst fireballs
最近对伽马射线暴（GRB）源的延迟低能辐射的探测证实了GRB的宇宙学起源，并为GRB是由相对论火球的动能耗散产生的模型提供了支持。本文结合近年来的伽玛暴和宇宙线观测，讨论了伽玛暴中的超高能（>10^{19} eV）宇宙线和高能（100 TeV）中微子的产生。重点放在模型预测，可以与操作和计划的宇宙射线和中微子探测器进行测试。预测的中微子强度为E^2 dN/dE=3 \times 10^{-9} GeV/（cm^2 s sr）（10^{14} eV<E<10^{16} eV），这意味着一个平方千米的中微子探测器每年将观测到数十个与伽玛暴相关的事件，并且能够以比目前可能的精度高出许多数量级的精度测试中微子的性质。高能质子的预测生产率，这是一致的，需要考虑到观察到的超高能宇宙射线（UHECR）通量，意味着操作和计划的宇宙射线探测器可以测试的GRB模型的UHECR生产。如果预测的来源被发现，宇宙射线探测器将为我们提供一种研究星系间磁场的技术。
1999-11-21 astro-ph
GRANAT/SIGMA Observation of the Early Afterglow from GRB 920723 in Soft Gamma-Rays
我们提出了一个GRANAT/SIGMA观测软伽玛射线余辉后立即GRB 920723。主爆发非常明亮。在~6 s后，爆发光曲线平滑过渡到余辉，其中通量衰减为t^{-0.7}。幂律衰减持续至少1000 s;超过这个时间，余辉发射在背景波动中丢失。至少~20%的主爆发能量是在余辉中发射的。在触发后约6 s，我们还观察到突发频谱的突然变化。在t<6 s时，8-20 keV和75-200 keV通量的比值对应于幂律谱指数α=0.0-0.3。在t=6 s时，α值增加到α= ~1，之后保持在该水平。结合伽马射线暴的相对论火球模型讨论了观测到的余辉特性。
1999-02-14 astro-ph
Gamma-Ray Bursts and Cosmic Radiation Backgrounds
伽玛射线暴对宇宙辐射场的演化有贡献。我们讨论了伽玛暴对高能背景的贡献，以及低能光子对的产生对其可观测TeV谱的影响。
2002-01-18 astro-ph
The jet-disk symbiosis model for Gamma Ray Bursts: cosmic ray and neutrino background contribution
给出了伽玛暴喷-盘共生模型的宇宙学演化与宇宙射线能量分布之间的关系。我们使用两种不同的恒星形成率（SFR）作为红移的函数和亮度函数（LF）分布，以获得在我们的模型中的伽玛暴的注量分布，并将其与数据进行比较。我们得到的注量分布和4 B BATSE目录的校正数据之间有很好的一致性。我们得到的结果是普遍有效的模型，使用射流物理解释伽玛暴的性质。在伽马射线波段的注量已被用来计算能量的宇宙射线在我们的银河系和在河外的距离作为一个函数的红移。这种能量输入已经与银河系和河外的宇宙射线和中微子的光谱进行了比较。使用我们的喷流盘共生模型，我们发现，在这两种情况下，伽玛射线暴不能给任何显着的贡献宇宙射线。我们还估计中微子背景，获得一个非常低的预测通量。我们还表明，我们的模型与校正的注量分布的伽玛暴拟合给出了强有力的约束的恒星形成率的函数的红移。
2001-02-03 astro-ph
Are extragalactic gamma ray bursts the source of the highest energy cosmic rays?
最近对超高能宇宙射线（UHECR）的大型空气簇射阵列的观测和最近对伽马射线暴（GRB）红移的测量/估计似乎排除了河外GRB作为地球附近观测到的宇宙射线的来源，包括那些能量最高的宇宙射线。
1999-01-03 astro-ph hep-ph
Neutrino, Neutron, and Cosmic Ray Production in the External Shock Model of Gamma Ray Bursts
超高能（>~ 10^19 eV）宇宙射线（UHECR）被伽马射线暴（GRB）冲击波加速的假设是正确的。这一假设的含义，然后推导出外部冲击模型的伽马射线暴。伽玛暴冲击波中演化的同步辐射谱为中微子和中子的光生子提供了靶光子。计算了从爆炸波逃逸的中性粒子的衰变特性和辐射效率。计算了在特定参数下弥散高能GRB中微子背景和高能GRB中微子事件的分布，导出了不同密度环境中光子产生效率的标度关系。伽玛射线暴提供了一个高能量中子的强烈通量，中子产生效率超过总能量释放的1%。在特殊情况下求解了伽玛射线暴“中子弹“产生的中子β衰变电子的辐射特性。具有GRB活性的Galerkin应该被流出中子的~ 100 kpc范围的辐射晕包围，包括非热光学/X射线同步加速器组件和康普顿散射微波背景辐射的高能伽马射线组件。在L* 星系如银河系中，伽玛暴源和相对论外流的光度在~10^40+-1 ergs/s的水平。这足以解释伽玛暴产生的超高电子回旋共振。我们简要地推测了强子宇宙射线起源于超新星坍缩形成相对论外流和伽玛暴的可能性。（节略）
2002-04-16 astro-ph
The Magnetospheric Flare on Compact Magnetized Object (Neutron Star or White Dwarf) - Model for Cosmological Gamma-Ray Burst (GRB)
封闭双星的SN爆发可以产生具有GRB性质的磁层耀斑。SN激波围绕磁化中子星或白矮星的磁层流动，产生一个长10^9厘米、宽10^8厘米的窄磁尾和10^6高斯的磁场。快粒子（洛伦兹因子为10 ^4），通过重联过程在尾部产生，放射性伽马射线的能量为100 KeV - 1 MeV。辐射持续时间T<1秒对应于短GRB。分离后，强大的冲击力会撕裂并加速部分尾部。这是相对论性的强磁化喷流，产生伽马辐射，也产生X射线和光学余辉。这是长（T> 10秒）伽玛射线暴。余辉的持续时间与光子能量成反比，对于光学器件而言，余辉的持续时间长达数月。
2002-06-18 astro-ph
Cosmic Rays: Studying the Origin
介绍了对宇宙射线起源的研究。讨论了不同的方法：研究能量从30 MeV到大约10^15 eV的宇宙伽马射线（因为光子指向它们的起源地），研究宇宙射线的质量组成（因为它反映了源的形态），研究能量超过10^19 eV的宇宙射线（因为这些是自然界中观测到的最高能量）。
1997-10-17 astro-ph
The Cannonball Model of Gamma Ray Bursts: high-energy neutrinos and $γ$-rays
最近的观察表明，$γ$射线暴（GRB）及其余辉是由超新星（SN）爆炸中发射的高度相对论性炮弹（CB）喷射产生的。CBs通过与壳层的碰撞而被重新加热，发出的辐射沿着它们的运动方向被准直，并被多普勒增强到GRB的典型的几百keV能量。伴随着GRB，应该有一个几百GeV能量的中微子的强烈爆发，由CB与SN壳层碰撞产生的带电π介子衰变产生。中微子束携带几乎所有的发射能量，但比GRB束窄得多，只能在与一小部分GRB重合的情况下被探测到，这些GRB的CB非常接近视线。在SN壳层的透明外围产生的中性π介子衰变为能量为${\cal{O}}$（100）GeV的高能$γ$射线（EGR）。EGR束的能量注量与伴随的GRB束的能量注量相当，与GRB束一样宽，并且应该可以用现有的或计划中的探测器与GRB重合地观测到。我们详细推导了CB模型的这些预测。
2001-05-06 astro-ph hep-ph
A Model for Non High Energy Gamma Ray Bursts and Sources of Ultra High Energy Cosmic Rays
作为NHE（Non High Energy）伽玛暴的前身，我们提出了一个（C+O）星和一个中子星（黑洞）密近双星系统。由于（C+O）星是潮汐锁定的，因此新生的脉冲星应该是毫秒脉冲星（MSP）。发电机将产生超强磁场（SSM）。超强磁化毫秒脉冲星发出的能量束可以在超新星喷出物中打出一个洞。然后伽马射线束从喷出物中流出。如果我们从横向观察这个光束，它将是NHE-GRB。在该模型中，SN 1998 bw中应该存在自旋周期约为1秒的脉冲星，因此在全波段寻找这颗脉冲星是迫切需要的。SSM-MSP可以将质子加速到超高能量。如果NHE-GRB事件中SSM-MSP的束流能量中有百分之几以UHECR的形式存在，那么观测到的UHECR通量就可以得到解释。沿着每个UHECR的方向，应该能找到一个超新星遗迹，NHE-GRB可能是软伽马射线中继源的前身，也可能是超新星遗迹中的超强磁场源。
1998-07-09 astro-ph
GRB 050904 at redshift 6.3: observations of the oldest cosmic explosion after the Big Bang
我们目前的伽马射线暴GRB 050904的余辉的光学和近红外观测。我们得出一个光度红移z = 6.3，估计从存在的莱曼打破之间的I和J过滤器。这是迄今为止已知的最遥远的伽玛射线暴。在静止坐标系110-1100 keV能带中，它的各向同性等效能量为3.4 × 10^53 erg。尽管有很高的红移，但瞬发和余辉辐射与其他伽玛暴相比并不特殊。我们发现J波段光变曲线在t_b = 2.6 ± 1.0 d（观察者坐标系）处有一个转折点。如果我们假设这是喷流中断，我们就可以得到电子束校正后的能量E_gamma =（4-12）× 10^51 erg。这个极限表明GRB 050904符合Amati和Ghirlanda关系。这一发现与z > 6时伽玛暴的预期数量一致，表明伽玛暴是研究恒星形成历史的有力工具，直到非常高的红移。
2005-10-06 astro-ph
High energy cosmic-rays from gamma-ray burst sources: A stronger case
伽马射线暴（GRB's）源和超高能宇宙射线（UHECR's）源之间的联系基于两个论点：（i）UHECR的平均能量产生率与GRB的伽马射线产生率相似，和（ii）UHECR源必须满足的限制，使质子加速到>10^{20} eV是类似的伽玛射线暴源从伽玛射线观测推断。我们发现，最近的GRB和UHECR的观测加强了这两个论点，从而加强了建议的关联。
2004-01-20 astro-ph hep-ph
Predictions of the Gamma-Ray Burst Model of Ultra High Energy Cosmic Rays
本文描述了超高能宇宙射线产生的宇宙学伽马射线暴（GRB）模型，并讨论了目前支持该模型的观测证据。提出了模型的几个预测，这将使它能够通过未来的高能宇宙线和γ射线实验进行检验。如果观测到伽玛暴模型的预测特征，它们不仅将证实该模型，而且还将提供关于源群的信息，并将允许研究星系间磁场的未知结构。
1996-12-06 astro-ph
Probing the Cosmic Star Formation History by Brightness Distribution of Gamma-Ray Bursts
在假设伽玛暴发生率与宇宙恒星形成率有关的前提下，详细研究了伽马射线暴（GRB）的亮度分布。分别分析了4 B BATSE星表中长持续时间和短持续时间爆发的两个总体。考虑到目前恒星形成率（SFR）观测估计的不确定性，我们尝试了各种宇宙恒星形成历史的模型，发现如果标准烛光近似成立，则$z$ = 0--1的SFR演化受GRB分布的强烈约束。从紫外观测推断出的从$z$ = 0到1的$\sim$ 15倍的强SFR演化太陡，与任何距离尺度的伽玛暴分布都不一致。一些可能性，以调和这种差异进行了讨论，包括固有的亮度色散的伽玛暴和/或修改的恒星形成历史估计的紫外观测。我们认为，SFR增加因子从$z$ = 0到1可能是低至约4，如果我们选择不同的宇宙学参数集和/或考虑的演变的金属丰度和尘埃消光的紫外数据，这将显着补救的差异。
1998-08-20 astro-ph
GRB Cosmology and the First Stars
伽马射线暴（GRB）是研究宇宙恒星形成历史和星系际介质状态直至第一代恒星红移的独特探测器。特别是，正在进行的{ \it Swift}任务可能是第一个探测到单个星族~III恒星的天文台，前提是大质量、无金属的恒星能够触发伽马射线暴。{ \it Swift}将凭经验限制星族III恒星形成终止的红移，从而为宇宙再电离和金属富集模型提供关键输入。
2006-01-10 astro-ph
Very Strong TeV Emission as Gamma-Ray Burst Afterglows
伽马射线暴（GRB）及其余辉被认为是相对论火球动能耗散的产物，辐射过程被广泛认为是电子的同步辐射或逆康普顿散射。我们认为，喷出物的动能向电子的转移可能是一个低效的过程，因此伽玛暴事件释放的总能量比软γ射线释放的能量大得多，其倍数为\sim（m_p/m_e）。我们表明，在这种情况下，非常强的TeV伽马射线的发射是可能的，由于同步辐射的质子加速到\sim 10^{21} eV，这是被困在磁场的余辉冲击和辐射的能量上的观测时间尺度为\sim天。这表明，伽玛暴在TeV范围内的能量最大，即使在宇宙学距离上，也可以从伽玛暴中检测到TeV的伽马射线，即，z \sim 1，通过目前工作的地面望远镜。此外，该模型给出了一个定量的解释，著名的长持续时间的GeV光子从GRB 940217检测。如果探测到比伽玛射线暴光子能量高得多的TeV伽马射线辐射，就为质子加速到\sim 10^{21} eV提供了强有力的证据。
1998-05-20 astro-ph
On the Collapsar Model of Long Gamma-Ray Bursts: Constraints from Cosmic Metallicity Evolution
我们探讨了新的观测和理论证据的后果，长伽马射线暴更喜欢低金属丰度的环境。使用最近推导出的质量金属丰度相关性和质量函数的SDSS研究，并采用平均宇宙金属丰度演化\citet{kewley2005}和\citet{savaglio2005}，我们推导出表达式的相对数量的大质量恒星形成低于一个给定的太阳金属丰度，$ε$，作为函数的红移。我们证明了大约十分之一的恒星是由$ε< 0.1$形成的。因此，大多数伽玛暴是由$ε< 0.1$形成的，这与1/1000的经验全球SN/GRB比率并不矛盾。这意味着：（1）伽玛暴的峰值在一个显着更高的红移比超新星;（2）大质量恒星的演化在低金属丰度可能是定性的不同;（3）较大的低金属丰度伽玛暴的偏差，不太可能的双演化通道可以显着的伽玛暴生产者。
2005-12-11 astro-ph
GRBs as Cosmological Probes - Cosmic Chemical Evolution
长持续时间的伽马射线暴（GRB）与贫金属大质量恒星的死亡有关。尽管它们是很难定位的高度瞬态事件，但它们是如此明亮，以至于可以在最困难的环境中检测到。伽玛射线暴观测揭示了遥远宇宙化学状态的惊人景象（红移z > 2）。与高z贫金属恒星的预期相反，伽玛暴周围的中性星际介质并不贫金属（金属丰度从z = 6.3时的1/10太阳到z = 2时的1/10太阳），并且富含尘埃（90-99%的铁以固体形式存在）。如果将这些金属丰度与在z < 1的GRB宿主星系的温暖ISM中测量的金属丰度相结合，则观察到红移演化。这样的演化预测了宿主恒星的质量在M* = 10^（8.6-9.8）Msun的范围内。这一预测利用了在正常恒星形成星系中观察到的质量-金属丰度关系（及其红移演化）。来自伽马射线暴宿主的光学近红外测光的独立测量表明了相同的恒星质量范围，其典型值与大麦云云相似。这种新发现的中等质量星系群在高红移时很难用传统天文学找到。然而，它提供了一个引人注目的和相对便宜的机会，探索星系形成和宇宙化学演化超越已知的边界，从原始宇宙到现在。
2006-09-18 astro-ph
Gamma-Ray Bursts, Ultra High Energy Cosmic Rays, and Cosmic Gamma-Ray Background
我们认为，伽马射线暴（GRB）可能是观测到的GeV宇宙伽玛射线背景辐射的起源。理论上已经讨论过，在伽玛暴中质子可能携带比电子大得多的能量，这种大能量可以通过同步辐射超高能质子（\sim 10^{20} eV）辐射到TeV范围。Tibet和HEGRA小组提出的可能探测到10 TeV以上的GRB也支持这一观点。如果是这样的话，那么来自伽玛暴的大部分TeV γ射线被星系际场吸收，最终形成GeV γ射线背景，其通量与最近的观测结果是一致的。
1999-04-13 astro-ph hep-ph
