GRBs as ultra-high energy cosmic ray sources: clues from Fermi
如果伽马射线暴是超高能宇宙射线的来源，那么在伽玛射线暴数据中预计会有强子加速的辐射特征。费米伽马射线太空望远镜的观测提供了通过电磁通道寻找伽马射线暴中UHECR证据的最佳手段。各种问题有关的UHECR加速伽玛暴的审查，重点是能量的问题。
2010-03-27 astro-ph.HE
Past Galactic GRBs, and the origin and composition of ultrahigh-energy cosmic rays
皮埃尔·俄歇天文台的最新结果表明，超高能宇宙射线（UHECR）的化学成分与能量有关，在高能量下重元素的比例不断增加。这指出了银河系源的不可忽视的贡献，例如过去的伽马射线暴和银河系中其他罕见但强大的恒星爆炸。银河系磁场中的扩散效应改变了观测到的成分，并使UHECR的通量各向同性，在银河系中心方向上的各向异性高达百分之几，以及由于最近/最近爆发的位置而具有“热点”的一些小尺度各向异性。
2010-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos from gamma-ray bursts: propagation of cosmic rays in their host galaxies
伽马射线暴（GRB）被认为是超高能宇宙射线（UHECR）的候选源。研究了IceCube最近观测到的PeV中微子是由GRB宇宙射线与宿主星系中的星际气体相互作用产生的可能性。通过研究X射线吸收柱密度N_H与宿主星系表面恒星形成率的关系，发现N_H是宿主星系表面气体密度的一个很好的指示。从而计算了具有已知N_H的伽玛暴的CRs的中微子产生效率。我们收集了一个既有N_H测量值又有精确γ射线通量测量值的伽玛暴样本，并试图根据目前对伽玛暴及其宿主星系的认识来计算累积中微子通量。当伽玛暴产生的CR强度用观测到的$10^{19}{\rm eV}$以上的UHECR通量进行归一化时，在伽玛暴能量产生率遵循宇宙恒星形成率和CR扩散系数的有利假设下，PeV能量下的累积中微子通量估计约为$(0.3\pm0.2)\times10^{-8} \rm{GeV\ cm^{-2}\ s^{-1}\ sr^{-1}} $（每味）。这个通量不足以解释冰立方的观测结果，但是这个估计受到计算中一些假设的影响，因此我们目前不能排除这种情况。
2015-03-17 astro-ph.HE
Testing for a class of ULGRBs using Swift GRBs
超长伽玛暴是否形成不同于“常规”长伽玛暴的总体的问题在最近和会议期间引起了很大的争论。我们在这里讨论的数据和证据，导致的结论，超长伽玛暴确实形成了不同的高能量瞬变。超长伽玛暴的样本仍然很差，关于它们起源的讨论仍然开放，尽管它们可能是PopIII星的标志。我们敦促在设计新的仪器时，如SVOM卫星，考虑到探测遥远的超长伽马射线暴的需要。
2015-04-14 astro-ph.HE
First Light on GRBs with Fermi
简要回顾了费米LAT（大面积望远镜）和GBM（伽马射线暴监测器）对伽玛暴的观测，并考虑到EGRET的期望。通过对流出洛伦兹因子的γ-γ约束，我们将轻子模型与强子模型进行了比较，发现轻子模型在能量上更受青睐。对伽玛暴费米数据的解释有助于确定伽玛暴是否加速宇宙射线，包括那些达到$\approx 10^{20}$ eV的宇宙射线。
2010-08-04 astro-ph.HE
Source models of ultrahigh-energy cosmic rays
Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（高能物理研究所，中国科学院粒子天体物理重点实验室）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
该研究探讨超高能宇宙射线的潜在起源与加速机制，分析多种天体现象的贡献，提出剪切加速机制，指出未来多信使观测将助力完善相关认知。
2026-08-28 astro-ph.HE
Constraints on Cosmic Rays Acceleration in Bright Gamma-ray Bursts with Observations of Fermi
本研究利用Fermi-LAT观测数据，对12个明亮伽马射线暴的重子负载因子等喷流参数施加约束，得到多数暴$η_p<10$的强结果，可用于检验伽马射线暴作为超高能宇宙射线源的模型。
2025-01-16 astro-ph.HE
Gamma-ray bursts and their relation to astroparticle physics and cosmology
本文综述了伽马射线暴及其与天体粒子物理学和宇宙学的关系。伽马射线暴是宇宙中最强大的爆炸，每天发生一次，其特征是伽马射线的闪光通常持续几分之一秒到数千秒。即使在发现它们40多年之后，它们仍然没有被完全理解。观测到两种类型的伽玛暴：光谱上较硬的短持续时间爆发和较软的长持续时间爆发。长伽玛暴起源于大质量恒星的坍缩，而短伽玛暴的首选模型是紧凑物体的合并，如两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞。有人认为伽玛暴可以产生超高能宇宙射线和中微子。此外，伽马射线暴的某些子类型可能作为一种新的标准烛光，可以帮助限制和测量宇宙学参数，以达到比迄今为止可能的更高的红移。我将回顾最近的实验观察。
2017-01-21 astro-ph.HE
Thermal emission in the early X-ray afterglows of GRBs: following the prompt phase to the late times
热辐射，峰值在软X射线，现在已经在少数伽玛射线暴余辉中被检测到，迄今为止被解释为伽玛射线暴的祖先恒星的冲击爆发。我们提出了一个搜索的热发射在早期的X射线余辉的样本的雨燕爆发的亮度选择在早期的X射线。我们确定了一个明确的热成分在八个伽玛暴和跟踪的演变。我们表明，至少有一些发射必须来自高度相对论性的材料，因为两个表现出明显的超光速膨胀的热分量。此外，我们确定非常大的光度和高温的许多组件太高，起源于SN冲击爆发。相反，我们建议，该组件可以建模为后期光球发射的射流，连接到明显的热组件中观察到的一些伽玛射线暴在伽玛射线和硬X射线能量的即时发射。通过比较的参数，从即时发射和早期余辉发射，我们发现，结果是兼容的解释，我们观察到的软X射线中的即时准热发射分量在其演变的后期点。
2013-05-14 astro-ph.HE
From X-rays to High-Energy Gamma-rays: A Comprehensive Multi-Wavelength Study of Early Gamma-Ray Burst Afterglows
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）；INAF - Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所-阿布鲁佐天文台）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所-布雷拉天文台）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sez. Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；Department of Astronomy, Astrophysics and Space Engineering, Indian Institute of Technology Indore（印度印霍尔理工学院天文、天体物理与空间工程系）
本研究通过多波长分析31个GRB的后发光，揭示了在风状介质中SSC主导的辐射模型，并发现磁能分数较低，修正了之前的估计。
2026-02-23 astro-ph.HE
Acceleration of Ultra-High Energy Cosmic Rays in the Colliding Shells of Blazars and GRBs: Constraints from the Fermi Gamma ray Space Telescope
费米伽马射线空间望远镜测量的光谱，变化的时间尺度，最大光子能量给出了较低的限制，明显的喷流功率，并通过伽马射线不透明度参数，大量的相对论性喷流的洛伦兹因子。在费米加速的情况下，宇宙射线粒子的最大能量受到这两个量的限制。最近的数据被用来约束宇宙射线质子和铁核加速碰撞壳的伽玛暴和耀变体的最大能量。费米结果表明，在活动星系核中，Fe比质子更可能被加速到超高能，而强伽玛暴可以将质子和Fe都加速到>~ 10^{20} eV。从第一个费米AGN星表中估算了射电星系和耀变体的非热辐射，并表明BLLac天体和FR 1射电星系比平谱射电类星体、FR 2射电星系和长持续时间GRB更适合作为UHECR的来源。
2010-09-27 astro-ph.HE hep-ph
GRBs on probation: testing the UHE CR paradigm with IceCube
伽马射线暴（GRB）火球提供了极少数的天体物理环境之一，在这种环境中，人们可以设想宇宙射线加速到超过10 ^20 eV的能量。假设伽玛暴是观测到的宇宙射线的来源，当质子与火球光子相互作用时，产生了一个可计算的中微子通量。利用建造期间采集的数据，冰立方已经达到了观测中微子的灵敏度，只要它们是观测到的河外宇宙射线的来源，中微子就可以与单个伽马射线暴在时间上重合。本文指出，宇宙射线的GRB起源也受到冰立方关于宇宙中微子可能扩散通量上限的挑战，该上限不应被哈勃时间内所有GRB产生的通量所超过。我们的另一种方法的优点是直接相关的所有伽玛暴产生的宇宙射线通量的测量扩散通量。它还以协同的方式产生由源产生的中微子通量和相关的宇宙成因中微子通量。
2011-08-22 astro-ph.HE hep-ph
Internal Energy Dissipation of Gamma-Ray Bursts Observed with Swift: Precursors, Prompt Gamma-rays, Extended emission and Late X-ray Flares
我们联合分析了伽马射线暴（GRB）的BAT和XRT观测到的数据上的雨燕任务的内能耗散过程中，包括前体，即时伽马射线发射，扩展的软伽马射线发射，和后期X射线耀斑的全球观点。贝叶斯块方法被用来分析BAT光变曲线，以确定各种排放事件。我们的研究结果表明，这些排放成分可能共享一个相同的物理起源，这是重复激活的伽玛射线暴中央引擎。我们在伽马射线波段观察到的可能是更广泛的潜在活动的冰山一角。在大约10%的{ \em Swift}伽玛暴中检测到的前体辐射，最好是在那些具有大质量恒星核心坍缩起源的伽玛暴中检测到。另一方面，软扩展发射（EE）尾巴，最好是在那些伽玛暴，有一个紧凑的恒星合并的起源检测。在随后的伽马射线峰值之前的BAT静止阶段期间检测到明亮的X射线发射，这意味着在BAT触发时间之前可以检测到X射线发射。具有软X射线能力的未来GRB警报仪器对于揭示GRB中心发动机活动的早期阶段，揭示GRB中的射流成分和射流发射机制是必不可少的。
2014-05-23 astro-ph.HE
H.E.S.S. observations of gamma-ray bursts in 2003-2007
在某些情况下，预计伽马射线暴（GRB）会产生极高能（VHE; >~100 GeV）伽玛射线。探索这种光子能量机制对于理解伽玛暴的能量学和性质是必要的。伽马射线暴一直是H.E.S.S.的主要目标之一该实验利用四个成像大气切伦科夫望远镜（IACT）来探测VHE伽马射线。在2003-2007年期间，对32个伽玛暴位置进行了专门观测，并对这些伽玛暴的VHE伽马射线对应物进行了搜索。根据能见度和观测条件，观测大多在爆发后几分钟到几小时开始，通常持续两个小时。从22个伽玛暴位置的观测结果和证据的VHE信号被发现既没有在任何个人的伽玛暴的观测，也没有从堆叠数据的伽玛暴的子集具有较高的预期VHE通量根据模型独立的排名计划。VHE伽玛射线通量的上限从伽玛暴的位置推导。对于这些伽玛暴的测量红移，微分上限的能量阈值校正后，由于河外背景光的吸收。
2009-01-15 astro-ph.HE
A Unified Model for GRB Prompt Emission from Optical to $γ$-Rays: Exploring GRBs as Standard Candles
伽马射线暴瞬发辐射的起源仍是一个悬而未决的问题。在少数伽玛暴中观察到的相关的瞬发光学和伽马射线发射强烈表明了一个共同的发射区域，但未能充分拟合宽带伽玛暴光谱促使人们假设低能和高能辐射的发射机制不同。我们证明，我们的多组分模型的伽玛射线的即时发射提供了一个很好的适合伽玛射线暴110205 A从光学到伽玛射线能量。我们的研究结果表明，光学和最高的伽马射线辐射具有相同的空间和光谱起源，这是不同的大部分的X射线和最软的伽马射线辐射。最后，我们对GRB 110205 A的精确红移估计表明，GRB有希望作为宇宙学标准烛光。
2016-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Multi-wavelength radiation models for low-luminosity GRBs, and the implications for UHECRs
本文研究了低光度伽马射线暴（ll-GRB）的瞬发相，它是极高能（VHE）伽玛射线和超高能宇宙射线（UHECR）的潜在源。在内部冲击模型中，我们选择相对论性流出的参数，使我们的代表性事件观察到类似于GRB 980425，100316D和120714B的属性，并自洽地计算轻子同步加速器自康普顿方案中的全光谱和时间属性。为了研究条件下，逆康普顿辐射可能会导致一个峰值的GeV-TeV范围内，我们改变的部分内能供应的磁场。此外，我们确定的最大能量可实现的UHECR核和重子加载/典型的持续时间通过比较河外伽玛射线背景的约束。我们发现，II-GRB是多波长研究的潜在目标，并在达到成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）和光学/紫外仪器。对于可比的亚MeV的排放和类似的动力学演化的流出，弱（强）磁场诱导高（低）通量的VHE制度和低（高）通量的光学。VHE发射可能被$γγ$-靠近发动机的吸收或与河外背景光的相互作用所抑制，从而产生红移$z > 0.1$。对于UHECR，如果磁能密度大（并且VHE分量相应地弱），则铁核（质子）的最大能量可以高达$\simeq 10^{11}$~GeV（$10^{10}$~GeV）。这些高能量是可能的，通过解耦的生产地区的UHECR和伽马射线在我们的多区模型。最后，我们发现基本的一致性，所需的能量预算，以适应UHECR起源从II-GRB。
2022-03-25 astro-ph.HE
Prospects of observing gamma-ray bursts with orbital detectors of ultra-high energy cosmic rays
TUS（跟踪紫外线装置）是第一个超高能宇宙射线轨道望远镜，它已证明这类仪器具有更广泛的能力，还可以探测流星、瞬时发光事件、人为辉光和地球大气层中发生的紫外线频率范围内的其他过程。在这封简短的信中，我们解决的问题，如果一个轨道UHECR探测器也可以注册伽马射线暴（GRB）通过荧光辉光照射的夜间大气。对费米GBM伽玛暴目录和几种有源和透视仪器的性能进行分析表明，具有与KLYPVE-EUSO（K-EUSO）或POEMMA望远镜相似的光学系统参数和适当的"\slow模式”触发器的探测器，平均每年只能观测到两个伽玛暴。POEMMA将在立体声模式下运行一年内记录多达3-4个伽玛暴。
2021-12-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the common origin of cosmic rays across the ankle and diffuse neutrinos at the highest energies from low-luminosity Gamma-Ray Bursts
我们证明了低亮度伽马射线暴（LL-GRB）喷流核级联中产生的超高能电子回旋共振（UHECR）可以描述UHECR的谱和成分，同时也可以描述最高能量处的扩散中微子通量。源中的辐射密度同时控制着中微子的产生和核级联的发展，导致核子和轻核的通量，甚至描述了$5 \times 10^{18}$ eV的宇宙线踝。导出的源参数是一致的人口研究，表明重子加载因子约为10。我们的研究结果激发了LL-GRB作为一个独特的GRB人口的持续实验搜索。
2019-01-16 astro-ph.HE
A revamped understanding of Cosmic Rays and Gamma-Ray Bursts
本文基于炮弹模型重新审视GRB221009A峰值能量、宇宙线电子谱“膝”结构、IceCube中微子缺失及AMS正电子谱等新数据，论证宇宙线与伽马射线暴密切相关并验证该模型。
2025-06-03 astro-ph.HE hep-ph
Are Ultra Long Gamma Ray Bursts powered by black holes spinning down?
伽马射线暴（GRB）是来自宇宙学距离的剧烈爆炸。它们几乎每天都在伽马射线（也包括X射线、紫外线、光学、无线电）中被检测到，通常持续几秒到几分钟。有些伽玛射线暴的持续时间已经超过10^4秒，这就是所谓的超长伽玛射线暴。人们一直在争论这些事件是否形成了一个新的独特类别，或者它们是否类似于长伽玛暴。根据Blandford & Znajek（1977）的观点，旋转黑洞的自旋能量可以通过电磁方式提取，只要黑洞周围的圆盘中有电流支持的磁场。我们认为，这可能是中央引擎的伽玛暴的情况下，我们表明，爆炸的持续时间取决于磁通量积累的事件视界的黑洞。因此，我们估计的表面磁场的一个可能的祖星，我们的结论是，一个超长伽玛暴可能起源于一个祖星与一个相对较低的磁场。
2015-06-09 astro-ph.HE
Are gamma-ray bursts the sources of ultra-high energy cosmic rays?
我们重新考虑了伽马射线暴（GRB）是内激波模型中超高能宇宙射线（UHECR）源的可能性，假设UHECR是纯质子组成的。我们首次将γ射线、宇宙射线、瞬发中微子和宇宙成因中微子的信息定量地结合在一个联合宇宙射线产生和传播模型中，并由此得到了宇宙能量收支的信息。除了中子模型，我们考虑宇宙射线从伽玛暴逃逸的替代方案，即，宇宙射线会从源头泄漏。我们发现，在UHECR观测中，由电子对产生倾角描述踝部的倾角模型与内激波模型结合使用时是非常不受欢迎的，因为a）单个GRB需要不切实际的高重子载荷（质子能量与电子/γ射线能量），b）瞬发中微子通量容易超过相应的中微子束缚。另一方面，如果宇宙射线以最高能量从源中泄漏出来，则伽玛暴可以解释踝部跃迁模型中的UHECR。在这种情况下，我们表明，未来的中微子观测可以有效地测试大部分的参数空间-除非重子负载比以前预期的大得多。
2014-07-07 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse high energy neutrinos and cosmic rays from hyperflares of soft-gamma repeaters
在火球模型的框架下，计算了软γ重复源（SGR）超耀斑（如2004年12月27日\astrobj{SGR 1806-20}产生的超耀斑）的扩散高能中微子辐射.伽马射线暴（GRB）的火球模型能很好地解释这次超耀斑及其后续多频地辉辐射的主要特征。这种超耀斑的预期速率，$\sim 20-100$ Gpc $^{-3}$ day $^{-1}$，远远超过GRB速率。我们的结果表明，这种超耀斑对TeV-PeV中微子扩散背景的贡献小于GRB贡献的10%。我们还讨论了这些源的高能宇宙射线。
2009-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
The case of the missing VHE GRBs: A retrospective study of Swift gamma-ray bursts with Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
本文通过分析2004至2022年Swift探测的伽马射线暴，结合观测条件与X射线-VHE关系，识别出12个最可能被IACT遗漏的VHE伽马射线暴，并预测CTA将把年探测率提升至约4个。
2024-02-02 astro-ph.HE
Multi-wavelength analysis of the SN-associated low-luminosity GRB 171205A
通过多波段分析低光度伽马射线暴 GRB 171205A，约束其物理起源，发现离轴辐射由茧层主导，并构建了峰值光度与谱延迟的关系。
2023-12-21 astro-ph.HE
Leptonic and Hadronic Models for the Extra Components in Fermi-LAT GRBs
{ \it Fermi}卫星在几个伽玛暴中探测到了GeV能量范围内的额外光谱成分。这些分量具有幂律形状，这也可能有助于X射线带。有限的光子统计使得很难确定GeV光子的起源，即内部或外部冲击。我们尝试用基于内耗散图的数值模拟来解释这些额外的成分。我们的轻子模型不仅可以再现GeV的过剩通过SSC的排放，但也可以通过后期的同步辐射从剩余电子的低能过剩。强子模型也再现keV-GeV的幂律分量同步辐射和SSC的排放从次级电子-正电子对。在大多数情况下，强子模型需要的质子能量比伽马射线大得多。然而，在GRB 090902 B中检测到的keV-GeV平坦谱很好地解释了质子和γ射线的可比能量。最后，我们讨论了轻子和强子模型的优点和缺点。为了克服内部耗散模型中的困难，我们建议引入类似于二阶费米加速的连续加速。
2011-11-01 astro-ph.HE
The Limited Contribution of Low- and High-Luminosity Gamma-Ray Bursts to Ultra-High Energy Cosmic Rays
超高能宇宙射线（UHECR）的加速场是一个悬而未决的问题，尽管扩展的研究。在本文中，我们重新考虑的提示阶段的伽马射线暴（GRB）作为一个可能的候选人，这种加速和限制的最大质子能量在光学薄同步加速器和光球模型，使用属性的提示光子谱。我们发现，没有一个模型有利于加速质子$10^{20}$ eV的高光度爆发。我们重复计算低亮度伽玛暴（llGRB）考虑质子和完全剥离的铁，发现可获得的最高能量分别为$< 10^{19}$ eV和$< 10^{20}$ eV的质子和铁，无论模型。因此，我们的结论是，对于我们的基准参数，伽玛暴，包括低光度的爆发，贡献很小，没有观察到的UHECR。我们进一步限制必要的条件之间的关联UHECR和llGRBs，并发现铁可以加速到$10^{20}$ eV的光球模型，非常有效的加速和/或一个小的分数能量给一小部分的加速电子。这将必然导致高的瞬发光通量，并且因此检测到这样的信号可以是在源处成功的UHECR加速的指示。
2019-04-03 astro-ph.HE
Overall Ultra-high Energy Neutrino Emission from GRBs during Jet Expansion
本研究考虑宇宙射线和次级粒子谱演化，数值求解连续性方程计算GRB喷流扩展期间的时间积分中微子能谱，发现大半径处中微子产生主导高能段，整体UHE中微子注量显著增大且味道分数改变，为下一代望远镜检验GRB作为UHECR源假设提供理论依据。
2025-02-24 astro-ph.HE
Ultra-relativistic, neutrino driven flows in GRBs: A double transonic flow solution in Schwarzschild spacetime
本文计算了Schwarzschild黑洞极区中微子湮灭驱动的流体动力学双跨音速流在不同能量沉积剖面下的结构。要求流入黑洞和流出到无穷远的流都能平稳地通过它们的音速点，这就确定了驻点半径和驻点压力。流出的渐近功率被示出为在停滞半径以上的能量沉积率的积分。流出生产效率取决于能量沉积剖面，并且对于较浅的剖面通常较高。使用最近的中微子湮灭率的计算，我们估计，超过50%的总能量沉积在视界以上，可以出现在无穷远的相对论流出的形式。在流出物的膨胀过程中等离子体的连续产生导致产生大的比熵。这对伽玛暴中的瞬发光球辐射有重要意义。
2013-03-18 astro-ph.HE
Major Change in Understanding of GRBs at TeV
长持续时间的伽玛射线暴是宇宙中已知的最明亮的电磁辐射源。它们最初的MeV伽马射线的瞬间闪光之后是从无线电波到GeV伽马射线的更持久的余辉发射。在TeV能量下的发射在理论上已经被预测，但从未被观测证实。在这里，我们报告了MAGIC成像大气切伦科夫望远镜在TeV能量范围内探测到GRB 190114 C的巨大信号。从爆发开始后一分钟开始，在能量范围为0.2 - 1 TeV的伽马射线中观察到超过50 sigma的水平。这使我们能够研究伽玛射线暴的光谱和时间发展，揭示了一个新的发射组件在余辉与功率相媲美的同步组件。我们发现了第二个峰值的伽玛射线暴的光谱能量分布在几百GeV的能量。我们的模型，基于20多个空间和地面仪器的数据，遵循GRB 190114 C在多个波长，支持的解释，第二个峰值是由于逆康普顿辐射机制。谱能量分布的双峰结构允许我们约束伽玛暴的一些关键物理参数，如体洛伦兹因子、最小电子能量、辐射与磁场密度的比值。最近，H.E.S.S.成像大气切伦科夫望远镜报告了来自GRB 180720 B的5西格玛伽马射线信号，该信号是在爆炸开始10小时后的余辉阶段测量的。这些观测结果证明了伽玛暴比直到最近才假设的更强大。由于所观测到的伽玛暴没有表现出特殊的性质，我们相信，从现在起，从伽玛暴余辉中探测到非常高能量的伽玛射线信号将成为标准观测之一。
2020-05-07 astro-ph.HE
How Long does a Burst Burst?
几个伽马射线暴（GRB）在伽玛射线中的持续时间（~小时）比典型的长伽玛射线暴（~分钟）长得多，最近有人提出，这些“超长伽玛射线暴”可能形成一个独特的群体，可能与典型的伽玛射线暴不同（例如蓝超巨星）。然而，斯威夫特的观测表明，许多伽玛暴都有扩展的中央引擎活动，表现为X射线的耀斑和内部平台。我们进行了一个全面的研究与XRT观测雨燕伽玛暴的大样本调查伽玛暴中央引擎活动的持续时间，并确定是否超长伽玛暴是不寻常的事件。我们定义的暴持续时间t_burst的基础上的伽马射线和X射线的光变曲线，而不是单独使用伽马射线观测。我们发现在343个伽玛暴中可以可靠地测量到t_burst。在这个“好”样本中，21.9%的伽玛暴的t_burst >=10^3 s，11.5%的伽玛暴的t_burst >=10^4 s。在该样品中存在明显的双峰分布。然而，当我们考虑一个“未确定”的样本（304个GRB），其中t_burst可能落在GRB持续时间T_90和第一个X射线观测时间之间的间隙中，以及由于观测约束而对t_burst落入第一个Swift轨道“死区”的选择效应时，内在的潜在t_burst分布与单分量分布是一致的。我们发现，一个单独的超长伽玛暴人口的现有证据是不确定的，需要进一步的多波长观测得出更坚定的结论。我们还讨论了我们的结果的理论意义。特别是，伽玛暴的中央引擎活动持续时间通常比伽玛射线T90持续时间长得多，…
2014-04-02 astro-ph.HE
Are Ultra-long Gamma-Ray Bursts different?
一些持续时间超过1,000秒的伽马射线暴的发现，特别是持续时间约为25,000秒的GRB 111209 A的例外情况，引发了这样一个问题：这些暴是否形成了一类新的源，即所谓的{ \em超长} GRB，或者它们是否是标准长GRB持续时间分布的尾部。本文利用{ \em Swift}探测到的长伽玛暴样本，研究了超长伽玛暴的统计特性，并与长暴总体进行了比较。我们还讨论了观察到的光谱特性的差异。我们发现，超长伽玛暴是统计上不同于标准的长伽玛暴，典型的爆发持续时间小于100-500秒，其中沃尔夫拉叶星祖通常被调用。我们将这一结果解释为一种迹象，即必须找到一种替代方案，以解释超长GRB极端能量学，以及质量库及其大小，可以为中央引擎提供如此长的时间。
2014-11-27 astro-ph.HE
An All-Sky Search for Bursts of Very High Energy Gamma Rays with HAWC
一个新的地面宽场广泛的空气簇射阵列被称为高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台承诺一个新的窗口，监测$\sim$ 100 GeV的伽马射线天空的潜力，检测高能量的频谱截止伽马射线暴（GRB）。它的灵敏度比上一代宽视场伽马射线空气簇射仪器提高了大约15倍，并且能够在每天的凌日中探测到高度显著的蟹状星云（$>$ 5 $σ$）。它的宽视场（$\sim$ 2 sr）和$>$ 95%的反射率使它成为探测$\sim$ 100 GeV的GRB发射的理想仪器，根据现有的GRB发射测量，预计每年观测$\sim$ 1 GRB。本文发展了一种全天空、自触发的伽玛暴VHE辐射HAWC搜索方法。我们提出了三个特征伽玛射线暴发射时间尺度，0.2秒，1秒和10秒，在第一年的完全填充HAWC探测器，这是迄今为止最敏感的数据集的搜索结果。没有发现明显的检测，使我们能够把上限的伽玛射线暴含有可观的发射率在$\sim$ 100 GeV带。这些约束排除了先前未检查的参数空间。
2018-01-04 astro-ph.HE
Can we quickly flag Ultra-long Gamma-Ray Bursts?
超长伽马射线暴是一类持续数小时的高能瞬变现象。它们的确切性质仍然是难以捉摸的，已经提出了几个模型来解释它们。由于宽场伽玛射线探测器的探测范围有限，利用灵敏的窄场X射线仪器研究其瞬发相有助于理解超长伽玛暴的起源。然而，由于在瞬发阶段结束之前识别超长GRB具有挑战性，因此观察员在快速启动后续观测方面面临着一个真正的问题。在这里，我们提出了一个比较的提示属性后，几十分钟的样本的超长伽玛暴和正常的长伽玛暴，寻找以前的指标的长持续时间。我们发现，没有这样明确的事先指标的持续时间的爆发。我们还发现，统计上，持续至少10分钟和20分钟的爆发分别有28%和50%的概率是超长事件。这些发现指向一个共同的中央引擎正常的长和超长的伽玛暴，与Eksar模型的特权。
2019-04-09 astro-ph.HE
Revisiting Two Decades of GRB Observations: Assessing Missed Very High-Energy Detections and Future Prospects
本研究调查了过去二十年Swift观测的GRBs，评估了H.E.S.S.、MAGIC和VERITAS错过的VHE探测机会，发现错失探测源于低发生率（每年<1次），并预测未来CTAO可将该发生率提升至每年4次。
2025-08-11 astro-ph.HE
GRB 130925A: an ultra-long Gamma Ray Burst with a dust-echo afterglow, and implications for the origin of the ultra-long GRBs
GRB 130925 A是一个不寻常的GRB，由3个不同的高能发射事件组成，跨度为$\sim$ 20 ks，使其成为拟议的“超长”爆发类别的成员。它的另一个不寻常之处在于，斯威夫特观测到的它的晚期X射线发射非常柔和，并且随着时间的推移表现出强烈的从硬到软的光谱演化。这种演变，很少看到在伽玛射线暴余辉，可以很好地模拟为尘埃散射回波的即时发射，严格限制正常余辉（即外部冲击）的排放的贡献。我们认为并拒绝了GRB 130925 A是某种形式的潮汐破裂事件的可能性，而是表明，如果GRB 130925 A周围的环爆密度低，长时间的爆发和微弱的外部冲击发射自然解释。实际上，我们认为超长伽玛暴作为一类可以解释为具有低环暴密度的伽玛暴，其减速时间（此时从新生黑洞喷射出的物质被环暴介质减速）为$\sim$ 20 ks，而正常长伽玛暴的减速时间为几百秒。减速半径的增加意味着更多的抛射壳可以在到达外部冲击波之前相互作用，自然解释了GRB 130925 A的持续时间增加，其瞬发脉冲的持续时间以及比正常情况下更微弱的余辉。
2014-07-21 astro-ph.HE
Prospects for the detection of GRBs with HAWC
对具有VHE γ射线的伽马射线暴（GRB）的观测，不仅可以了解GRB中粒子的加速机制，而且还可以用来探测河外背景光和限制Lorentz不变性破坏。我们提出了基于地面的HAWC（高海拔水切伦科夫）伽玛射线天文台的伽玛暴探测的前景。我们模型的VHE光谱的伽玛暴外推观测费米LAT和其他天文台更高的能量。假设只有与河外背景光相关的电子对产生是光谱中高能截止的原因，我们发现HAWC将具有高达1.65 GRB/年的探测率。HAWC对伽玛暴的灵敏度主要来自瞬发相的短硬伽玛暴。我们探讨了GRB谱中普遍高能截止的可能性，发现只要在静止坐标系中典型的本征截止在200-300 GeV以上，HAWC的GRB探测率应至少是这个数字的一半。
2013-06-05 astro-ph.HE
Spreading of ultrarelativistically expanding shell: an application to GRBs
伽马射线暴（GRB）源产生的等离子体以光学厚的能量为主，随着加速度径向膨胀，并形成一个在实验室框架中测量的恒定宽度的壳层。当壳层内存在强的洛伦兹因子梯度时，它应该在足够大的半径上扩散。有两种可能的扩散机制：流体动力学和热力学。我们认为这两种机制评估的扩展过程中发生的那一刻，当膨胀壳变得透明的光子的传播量。我们计算了超相对论膨胀壳的流体动力学扩展。在热扩散的情况下，我们计算速度扩散作为两个参数的函数：共动温度和相对论麦克斯韦分布的体积洛伦兹因子。在此基础上，我们确定了相对论膨胀壳的热扩散值。我们发现，热扩散是可以忽略不计的典型伽玛暴参数。相反，流体动力学扩散似乎是显着的，与壳宽达到$\sim10^{10}$厘米的总能量$E=10^{54}$尔格和重子负载$B=10^{-2}$。在火壳模型中，这种扩散将导致固有伽马射线暴的持续时间长达几秒钟。
2013-09-16 astro-ph.HE
Very high energy follow-up observations of GRBs detected by Fermi and Swift
在许多关于伽马射线暴及其余辉的理论模型中，都预言了100 GeV以上的光子辐射。费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜（LAT）探测到了延迟的高能辐射（在爆发静止坐标系中高达90 GeV），在爆发的早期余辉阶段没有发现高能光谱截止的证据。一个地面望远镜阵列，对费米和雨燕卫星探测到的100 GeV以上的伽马射线敏感。这些观测并没有得出结论性的探测结果，而且从这些观测中获得的极高能（VHE，E>100 GeV）伽马射线通量的上限是迄今为止最受限制的。
2011-11-05 astro-ph.HE
Engine-driven Relativistic Supernovae as Sources of Ultra High Energy Cosmic Rays
了解最高能量宇宙射线的起源是探索地球加速器无法达到的能量的新物理学的关键一步。在它们被发现半个世纪后，它们的来源仍然是个谜。它们必须在局部宇宙中加速，否则与宇宙背景辐射的相互作用将严重耗尽能量超过GZK极限的质子和原子核的通量。超超新星、附近的伽玛暴、活动星系核及其耀斑都被认为是可能的来源，并在文献中进行了辩论。Ibc型超新星有一个局部的子群体，具有温和的相对论性喷出物，这些喷出物被认为是次能量的伽玛暴或X射线闪光，最近被认为是有射电余辉但没有检测到伽玛暴对应物的超新星，如SN 2009 bb。本文利用VLA和GMRT观测到的SN 2009 bb的射电谱，测量了SN 2009 bb的大小-磁场演化、重子装载和能量。我们发现，发动机驱动的SNe位于Hillas线之上，它们可以解释后GZK UHECR的特征。
2011-03-21 astro-ph.HE
Blast waves and reverse shocks: from ultra-relativistic GRBs to moderately relativistic X-ray binaries
本文重新研究了超相对论伽马射线暴与中等相对论X射线双星中冲击波和反向激波的物理异同，发现X射线双星及离轴伽马射线暴中反向激波持续时间显著更长，并提出其反向激波特征可独立约束抛射物洛伦兹因子。
2025-04-10 astro-ph.HE
A further study of $t_{\rm burst}$ of GRBs: rest frame properties, external plateau contributions and multiple parameter analysis
[Zhang 2014]建议通过考虑瞬发$γ$射线发射、X射线耀斑和内部平台特征的贡献，重新定义真实的GRB中央发动机活动持续时间$t_{\rm burst}$。通过对大样本雨燕伽玛暴的综合研究，发现观测者坐标系中的$t_{\rm burst}$分布具有双峰特征，表明存在新的超长伽玛暴.本文对$t_{\rm burst}$做了一系列的进一步研究：我们更新了截至2016年6月的Swift GRB样本，研究了$t_{\rm burst}$在静止坐标系下的分布性质，通过引入外部平台贡献对$t_{\rm burst}$进行了重新定义，并在此基础上对它进行了进一步的研究。我们进行了多参数分析，以调查是否在超-长期人口在统计学意义上的其他功能，除了持续时间分布不同。我们发现，对于所有的情况下，分布的$t_{\rm burst}$需要两个正态分布在对数空间，以提供一个很好的拟合，无论是在观察框架和休息框架。考虑观测间隙效应并不能完全消除双峰分布特征。然而，超长总体内的爆发在除持续时间项之外的其他特征意义上可能没有统计学差异。因此，我们认为，如果超长的伽玛暴粒子数确实存在，那么它们的中枢引擎机制和辐射机制应该与正常粒子数相似，但它们的中枢引擎活动时间尺度更长。
2017-07-05 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: subluminal and superluminal shocks
用扩散激波加速解释超新星遗迹、活动星系核喷流、伽马射线暴和各种大尺度宇宙结构中的非热粒子加速。在特定的天体物理情况下，通过这种机制获得最高观测粒子能量的重要性是一个反复出现的主题。本文讨论了相对论激波中的激波加速问题，主要集中于对质子加速效率的数值研究，着重讨论了散射模型、体洛伦兹因子和磁场与激波流之间的夹角对加速效率的影响。我们在研究不同激波助推因子的基础上发展了一个扩散宇宙线模型，结果表明活动星系核的能谱与目前观测到的5.7 × 10^10 GeV以上的超高能宇宙射线的符合程度要比伽玛暴好得多，这表明活动星系核是解释超高能宇宙射线辐射通量的主要候选者。最近的费米观测GRB 090816 c表明非常平坦的光谱，这是我们的模型预测和支持的证据，伽玛射线暴粒子谱可以是平坦的，当冲击洛伦兹因子的顺序~1000。
2009-05-27 astro-ph.HE
Compton echoes from nearby Gamma-Ray Bursts
最近在GW 170817中发现的引力波，与距离为$40$ Mpc的短伽马射线暴（GRB）有关，表明短伽玛射线暴可以以合理的速率局部发生。此外，引力波使我们能够探测到近距离的伽玛暴，即使我们是在远离喷流轴线的纬度上观测。我们在这里考虑康普顿回波，即来自即时和余辉发射的散射光。康普顿回波是一种尚未被探测到的伽马射线暴的对应物，它在X射线中达到峰值，并在爆发后的数百到数千年内保持大致恒定的通量。虽然在典型的宇宙学伽马射线暴中太过微弱而无法被探测到，但确实可以用这种方式观测到一小部分具有足够大的X射线能量输出的近距离爆发，并且周围的介质足够致密。康普顿回波的检测可以提供对突发特性和环境密度结构的独特见解。特别是，它可以潜在地确定是否有一个成功的射流突破了紧凑的二元合并喷出物。我们在这里讨论康普顿回波的属性和期望，并提出检测方法。
2018-05-07 astro-ph.HE
PeV Gamma Rays from Interactions of Ultra High Energy Cosmic Rays in the Milky Way
本文计算了超高能宇宙射线在银河系中传播时与周围物质和辐射相互作用产生的PeV γ射线本底。如果初级超高能宇宙射线是从银河系的点源产生的，那么这些点源也会发射PeV的伽马射线。我们讨论，在未来的检测galactocentric PeV伽马射线将是一个签名的存在EeV宇宙加速器在银河系。
2011-10-24 astro-ph.HE
What have we learned about the sources of ultrahigh-energy cosmic rays via neutrino astronomy?
冰立方天文台对TeV-PeV能量宇宙中微子的观测表明，河外宇宙射线源的光学深度应大于$\sim$ 0.01，并对观测到的10 PeV宇宙射线的贡献率超过10%。如果来自这些河外源的宇宙射线的光谱远远超过1 EeV，中微子通量表明河外宇宙射线质子在1 EeV的总宇宙射线通量中占主导地位。在已知的强大天体中，包括伽玛射线暴（GRB），只有平谱射电类星体（勉强）满足这些条件。另一方面，对能量远超过PeV的中微子的零检测排除了射电大声活动星系核（AGN）和/或伽玛暴（GRB）的可能性，这些在文献中讨论的流行的源候选者是最高能量宇宙射线（$\sim100 {\rm EeV}$）的起源，如果它们主要由质子组成。它们的起源必须是在与恒星形成速率相当或更慢的时间尺度上演化的物体。这些考虑表明，没有一个已知的河外天体可以同时是PeV和trans-EeV能量的宇宙射线源。由于严格限制EeV能量中微子通量，AGN和新生脉冲星模型的参数空间的一个重要部分开始显得不利，即使是在最高能量的混合和重宇宙射线成分的情况下。
2016-12-15 astro-ph.HE
GRB 100614A and GRB 100615A: two extremely dark GRBs
暗伽马射线暴（GRB）是一种具有低的光-X射线通量比的源。对这种黑暗的解释是：i）GRB处于高红移ii）GRB宿主星系中的尘埃吸收了光学/近红外通量iii）GRB具有固有的微弱余辉发射。在这个框架内，GRB 100614 A和GRB 100615 A是极端的。事实上，它们在X射线中是明亮的，但是没有检测到任何一种光源的光学/近红外余辉，尽管在触发后早期开始了几次后续活动。我们在最红上限可用的时间构建光学到X射线光谱能量分布（SED），并使用银河系（MW）、小麦哲伦云（SMC）的消光曲线和衰减曲线来建模我们的SED。获得的星暴星系样本曲线。我们发现，要解释最深的近红外上限假设MW或SMC消光定律，AV > 50的视觉消光是必需的，这是极不可能的。由于这两个伽玛暴在X射线中都是明亮的，解释iii）也不能解释它们的暗分类，除非光辐射和X射线不是同一个同步加速器光谱的一部分。另一种解释，或者说是对先前可能性的补充，涉及到更灰色的灭绝定律。星爆衰减曲线给出AV>10，这不太极端，尽管仍然非常高。假设除了消光之外还有高红移，意味着在z=2时AV>10，在z=5时AV>4-5，而不管所采用的消光配方。另一种不同的奇异的可能性是极高的红移原点（z>17，考虑到缺失的K探测）。第三星族恒星预计在z ~ 20处出现，并能产生能量远高于我们在这些红移处推断的伽马射线暴的能量。对这些极端伽马射线暴的中红外…
2011-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Implications of the Pseudo-Dirac Scenario for Ultra High Energy Neutrinos from GRBs
超高能宇宙射线（UHECR）的来源仍然是一个未解之谜。直到最近，伽马射线暴（GRB）源一直被认为是UHECR的合适源。在火球模型中，伽玛暴产生的UHECR应该伴随着中微子流，可以在中微子望远镜（如冰立方）中探测到。最近，冰立方已经设定了一个上限的中微子流量伴随着伽玛暴约3.7倍低于预测。我们研究了这种赤字是否可以通过伪狄拉克场景中从源到探测器的过程中活性中微子向无菌中微子的振荡来解释。然后，我们讨论了这种情况下弥漫超新星遗迹中微子的影响。
2013-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Solution To The Cosmic Rays Puzzle ?
该研究提出宇宙射线与伽马射线暴由恒星物质等离子体团喷流共同产生，喷流由新生致密天体回落物质驱动，电子逆康普顿散射产生GRB，磁反射产生宇宙射线。
2023-06-12 astro-ph.HE
Extremely dark GRBs: the case of GRB 100614A and GRB 100615A
暗伽马射线暴（GRB）是一种具有低的光-X射线通量比的源。对这种黑暗的解释是：i）GRB处于高红移ii）GRB宿主星系中的尘埃吸收了光学/近红外通量iii）GRB具有固有的微弱余辉发射。在这个框架内，GRB 100614 A和GRB 100615 A是极端的。事实上，它们在X射线中是明亮的，但是没有检测到任何一种光源的光学/近红外余辉，尽管在触发后早期开始了几次后续活动。我们建立光学X射线光谱能量分布（SED）的时间，在最红的上限，我们的模型与银河系（MW），小麦哲伦云（SMC）的消光曲线，并获得的衰减曲线的星暴星系的样本我们的SED。我们发现，要解释最深的近红外上限假设MW或SMC消光定律，AV > 50的视觉消光是必需的，这是极不可能的。由于这两个伽玛暴在X射线中都是明亮的，解释iii）也不能解释它们的暗分类，除非光辐射和X射线不是同一个同步加速器光谱的一部分。另一种解释，或者说是对先前可能性的补充，涉及到更灰色的灭绝定律。星爆衰减曲线给出AV>10，这不太极端，尽管仍然非常高。假设除了消光之外还有高红移，意味着在z=2时AV>10，在z=5时AV>4-5，而不管所采用的消光配方。另一种不同的奇异的可能性是极高的红移原点（z>17，考虑到缺失的K探测）。第三星族恒星预计在z ~ 20处出现，并能产生能量远高于我们在这些红移处推断的伽马射线暴的能量。对这些极端伽马射线暴的中红外和…
2011-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Neutrinos
从宇宙加速器观测中微子将是革命性的。高能中微子与高能宇宙射线及其来源密切相关。宇宙射线源很可能产生中微子，来自遥远来源的高能宇宙射线的传播可以产生PeV到ZeV的中微子。本文简要回顾了高能宇宙射线观测的最新进展及其对高能中微子探测的启示。
2011-02-25 astro-ph.HE
Transient Point Source Analyses in the ANTARES Neutrino Telescope
ANTARES望远镜的占空比接近于1，并且在任何时候都可以看到整个半球的天空，非常适合探测天体物理瞬态源产生的中微子。在中微子产生周期已知的情况下，通过选择一个较窄的时间窗，可以大大提高中微子的本底和灵敏度。伽玛暴、μ类星体和活动星系核是最有可能产生超高能宇宙射线的中微子和γ射线源，它们是最有吸引力的中微子点源。在这种情况下，伽马射线和中微子通量之间的强相关性是预期的。ANTARES数据已在各种瞬态源分析中进行了分析，目的是探测来自伽玛暴、μ类星体和活动星系核的宇宙中微子。通过只在最可能的发射时间内寻找中微子，标准时间积分点源搜索的灵敏度可以提高2-3倍。这一信息可以由不同类型的卫星望远镜提供X射线和伽马射线波长。将提供这些不同分析的结果。
2017-10-19 astro-ph.HE
New Fermi-LAT event reconstruction reveals more high-energy gamma rays from Gamma-ray bursts
基于在四年半的任务中获得的经验，费米-LAT合作已经对以Pass 8的名义进行的事件级分析进行了全面修订。虽然它还没有最终确定，我们可以测试的改进，在新的事件重建的特殊情况下的即时阶段的明亮的伽马射线暴（GRB），其中的信噪比是足够大的松散的选择削减是足以识别与源相关的伽玛射线。使用新的事件重建，我们已经重新分析了10个伽玛射线暴以前检测到的LAT的X射线/光学后续是可能的，并发现了4个新的伽马射线能量大于10 GeV，除了以前已知的7个。在这四个伽马射线中，有一个来自GRB 080916 C的27.4 GeV伽马射线，其红移为4.35，因此使其成为从GRB中检测到的具有最高固有能量（147 GeV）的伽马射线。我们在这里提出了新的事件重建的突出方面，并讨论这些新的高能伽马射线的科学意义，如约束河外背景光模型，洛伦兹不变性破坏（LIV）测试，即时发射机制和批量洛伦兹因子的发射区。
2013-07-11 astro-ph.HE
Analysis of GRB Closure Relationship in Multi-wavelengths
本研究通过多波段观测数据，基于同步辐射前向激波模型分析14个GRBs的光谱与时间指数闭合关系，发现无能量注入模型更受青睐，且不同波段对冷却条件和介质密度分布有不同偏好。
2024-11-16 astro-ph.HE
Relation between the intrinsic and observed central engine activity time: implications for ultra-long GRBs
伽玛射线暴中央发动机固有活动时间$T_{\rm ce}$通常通过$γ$射线持续时间$T_{90}$或通过广义爆发持续时间$t_{\rm burst}$来描述，广义爆发持续时间包括$γ$射线发射和（当存在时）扩展的闪烁X射线平台。在这里，我们定义了一个更具体的操作描述$T_{\rm ce}$，并在内部-外部冲击模型的框架内，我们开发了一个数值代码来研究$T_{90}$和$T_{\rm ce}$之间的关系，以及之间的$t_{\rm burst}$和$T_{\rm ce}$，对于不同的初始条件。我们发现，当$T_{\rm ce}\lesssim 10^4$ s，后期的内部碰撞或刷新的外部碰撞的结果的值的$T_{\rm 90}$和$t_{\rm burst}$大于$T_{\rm ce}$，通常由$2-3$的因素。对于$T_{\rm ce}\gtrsim 10^4$ s，$t_{\rm burst}$始终是$T_{\rm ce}$的良好估计值，而当后期中央引擎活动中等时，$T_{90}$可能低估$T_{\rm ce}$。我们发现一个明确的双峰分布$T_{\rm ce}$，根据我们的模拟以及观测数据$T_{90}$和$t_{\rm burst}$。我们认为，$t_{\rm burst}$是一个可靠的措施，定义“超长”伽玛暴。具有$10^3$级的$T_{90}$的爆发不一定属于一个特殊的种群，而…
2015-02-19 astro-ph.HE
