Evidence of an initially magnetically dominated outflow in GRB 080916C
伽马射线暴（GRB）喷出物的成分至今仍是一个谜。标准模型调用了一个最初由重子物质组成的热“火球”。本文分析了Fermi卫星探测到的GRB 080916 C的宽带谱。所有五个时期的无特征带谱以及在这次爆发中探测到的>~10 GeV光子对瞬发发射半径（通常>~ 10^{15} cm）产生了强烈的约束，与发射过程的细节无关。没有检测到重子模型预测的热分量，这强烈表明流出能量的很大一部分最初不是以“火球”的形式，而是很可能以重子物质夹带的坡印廷通量的形式。如果玻印廷通量不直接转换为光球层以下的动能，那么在光球层半径处玻印廷通量与重子通量之比至少为~（15-20）。
2009-07-11 astro-ph.HE
Free electron laser in magnetically dominated regime: simulations with ONEDFEL code
本文利用ONEDFEL代码模拟磁主导区域中的自由电子激光，发现波强度在数公里尺度上增长十四个数量级，其频谱子结构与快速射电暴观测特征相似。
2024-02-22 astro-ph.HE
Triggering micronovae through magnetically confined accretion flows in accreting white dwarfs
据报道，几颗正在吸积的白矮星在光学波长上发生了快速爆发，在几个小时的时间尺度上，光学亮度可以在不到一个小时的时间内增加到30倍，能量释放可以达到$\approx10^{39}$ erg（“微新星”）。几个系统也表明，这些爆发是半复发的时间尺度上的天到几个月，这些爆发的时间轮廓非常类似于在吸积中子星中观察到的I型X射线爆发。有人认为，观测到的微小新星可能是吸积白矮星表面层局部热核逃逸的结果。在这里，我们提出了一个模型，磁约束的吸积流吸积磁性白矮星可能会触发局部热核失控。所提出的触发微核的模型似乎有利于具有高白矮星质量和高质量传递速率的磁性系统。
2022-04-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Twisted-pair unilateral reconnection: A unifying driver for magnetically powered astrophysical bursts
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Institut für Physik & Astronomie, Universität Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Wuhan University of science and technology（武汉科技大学）；Nanjing University of Posts（南京邮电大学）；Yunnan Key Laboratory of Solar Physics and Space Science（云南省太阳物理与空间科学重点实验室）
首次直接观测到太阳耀斑中扭结磁环的完整重联，发现极端扭转（约540度）实现高效多X线重联，并揭示硬X射线发射和准周期振荡与磁场强度的幂律关系，提出扭结对单侧重联作为磁驱动爆发的统一机制。
2026-06-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Exploring the effects of magnetar bursts in pulsar wind nebulae
我们探讨磁星爆发对脉冲星风星云（PWN）的射电、X射线和伽马射线通量的可能影响。我们假设爆发注入电子-正电子对或为磁场供电，并探索注入时的总能量和所需的光谱指数，以便将X射线通量增加约一个数量级，以及其衰减时间，直到达到静止。我们还探讨了磁动力现象，可以解释暂时增加的PWN同步辐射通量，也许是相对常见的缺乏PWNe周围的磁星。这种现象学的研究是感兴趣的快速射电暴（FRB），以及磁星和这种系统之间的连接，最近已经建立了观测。
2020-09-16 astro-ph.HE
LOFAR detectability of prompt low-frequency radio emission during gamma-ray burst X-ray flares
长伽马射线暴中的瞬发辐射来自于大质量恒星坍缩过程中产生的相对论性外流，辐射产生的机制可能是磁性或物质主导的。在这项工作中，我们提出了一个观测测试的磁主导坡印廷通量模型，预测伽马射线和低频无线电脉冲。长伽马射线暴的早期光变曲线的一个共同特征是X射线耀斑，它已经被证明是从喷流内部的位置产生的。将这些事件归因于即时发射，我们采取了一个已建立的Swift XRT耀斑样本，并应用磁主导风模型来预测使用LOFAR等无线电设施可观察到的~100-200 MHz波段中相应无线电脉冲的时间和通量密度。我们发现，44%的X射线耀斑研究将有可检测的无线电发射在这个模型下，典型的灵敏度达到使用LOFAR的快速响应模式，并假设在星际和星系间介质中的吸收和散射效应可以忽略不计。我们估计斯威夫特伽马射线暴显示X射线耀斑与可检测的无线电脉冲，访问LOFAR，为了每年7的速度。我们确定，LOFAR触发的观测可以发挥关键作用，在建立长期争论的机制负责伽马射线暴即时发射。
2020-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
High Energy Neutrinos from Dissipative Photospheric Models of Gamma Ray Bursts
我们计算的高能中微子光谱从伽马射线暴的排放产生的耗散喷流光球决定的重子或磁为主的动力学，并比较这些中微子光谱中得到的传统的内部冲击模型。我们还计算了基于这些模型的扩散中微子光谱，这似乎与目前的IceCube 40+59约束兼容。虽然需要根据这里讨论的模型和来自整个阵列的数据进行重新分析，但目前似乎只有那些参数最极端的模型接近于受到限制。为了区分所讨论的各种模型，可能需要对整个冰立方进行多年的运行，也许还需要下一代大容量中微子探测器。
2012-10-03 astro-ph.HE
Relaxation by thermal conduction of a magnetically confined mountain on an accreting neutron star
吸积中的中子星表面的磁约束山通过磁掩埋同时降低了全球磁偶极矩，并产生质量四极矩，从而发出引力辐射。以前的山模型已计算理想化的等温和绝热状态方程。在这里，这些模型一般包括非零，有限的热传导。梯度Shafranov平衡的三个代表性的，多方状态方程的演变在许多传导时间尺度与磁流体动力学求解器PLUTO。它示出，传导促进物质流向极点。因此，掩埋的磁场从最初的多方Grad-Shafranov平衡开始部分恢复。向极的质量流使恒星更长，稍微增加了它作为引力波源的可探测性，尽管在某种程度上可能从属于其他山物理学。热气流也会在山中产生永久性的热点$(\gtrsim 10^{8} \text{ K})$，特别是在热通量最大的极点附近，这与I型X射线爆发有关。
2018-12-25 astro-ph.HE
Magnetically driven winds from differentially rotating neutron stars and X-ray afterglows of short gamma-ray bursts
除了是最有希望的引力波来源之一，合并中子星双星也代表了解释短伽马射线暴（SGRB）现象的主要方案。最近的观测揭示了一个大的SGRB子类，它们的X射线余辉具有大致恒定的亮度，持续$10\!-\!10^4$ s。这些特征通常被认为是由均匀旋转的磁化物体的磁自旋驱动的长寿命中央引擎的证据。我们提出了一个不同的方案，其中的中央引擎供电的X射线发射是一个差动旋转的超大质量中子星（HMNS），发射准各向同性和重子加载的风驱动的磁场，这是建立通过差动旋转。我们的模型是支持长期的，三维的，广义相对论，和理想的磁流体动力学模拟，表明这种各向同性的发射是一个非常强大的功能。对于一个给定的HMNS，一个准直组件的存在敏感地依赖于初始磁场的几何形状，而静态电磁光度仅取决于最初存储在系统中的磁能。我们表明，我们的模型是兼容的观察到的时间尺度和光度，并表示后者在一个简单的标度关系。
2014-04-10 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The emission mechanism in magnetically dominated GRB outflows
本文研究了坡印廷通量主导的伽马射线暴（GRB）辐射区的条件。由于巨大的磁能密度，相对论电子将在这样的区域通过同步加速器极其迅速地冷却。由于没有已知的机制，可以与同步加速器竞争，它必须是即时的亚MeV发射源。这对外流的大小和洛伦兹因子设置了严格的限制。此外，同步加速器冷却效率太高。与观测结果相比，它过度产生了光学和X射线。如果电子在每个脉冲期间被重新加速多次（$\gtrsim 5\times 10^4$）（或被连续加热），或者如果它们在冷却之前逃离发射区域，则可以避免这种低能发射的过度产生。我们探讨了这两种模型的局限性，实际上排除了后者，并表明前者需要两种不同的加速机制，以及一个非常大的磁能重子能量比。任何基于坡印廷通量主导的辐射区的伽玛暴模型都必须证明这些条件是如何满足的。我们的结论是，如果伽玛暴喷流发射磁主导，他们必须以某种方式耗散他们的大部分磁能之前，他们到达的发射区。
2014-06-06 astro-ph.HE
A MAD Model for Gamma-Ray Burst Variability
我们提出了一个模型的时间变化的长伽马射线暴在提示阶段（高度可变的第一个100秒左右），在磁制动盘（MAD）周围的黑洞。在这种状态下，足够的磁通量被保持在黑洞上，使得它在盘的内部区域附近停止吸积。该系统的MAD状态，我们涉及到在提示阶段的伽玛射线暴的可变亮度，与一个特征的时间尺度定义的自由降落时间在该区域的吸积被捕的过渡和退出。我们提出了简单的分析相关的能量和时间尺度的估计，并比较它们的伽马射线暴的意见。特别是，我们展示了这个模型可以重现的特性一秒的时间尺度，出现从各种分析的提示发射光变曲线。我们还讨论了我们的模型如何能够适应潜在的物理上重要的相关性之间的突发静止时间和其后续脉冲的持续时间（拉米雷斯-鲁伊斯和Merloni 2001年）。
2016-06-05 astro-ph.HE
First order particle acceleration in magnetically-driven flows
我们证明了粒子有规律地加速，同时经历由磁张力驱动的流中的曲率漂移。这种流动的一些示例包括自发湍流重联和衰减磁流体动力学（MHD）湍流，其中磁场弛豫到较低能量配置并将其部分能量转移到动能运动。相反的过程，如发电机，实际上会导致粒子的曲率漂移的净冷却。由于这种加速机制非常普遍，它很可能是在磁主导环境中产生非热粒子分布的原因，如太阳色球层、脉冲星磁层、超大质量黑洞喷流、$γ$射线爆发等。
2015-12-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Fermi/Gamma-ray Burst Monitor detection of SGR J1550-5418
SGR J1550-5418在2008年10月、2009年1月和3月出现了三次活跃的爆发事件，发射了数百个典型的软伽马重复（SGR）爆发。第二个事件特别强烈，我们对费米/GBM数据（8-1000 keV）的未触发爆发搜索显示，在这种活动的高峰期，在24小时内发射了约450个爆发。使用GBM数据，我们在2009年1月22日确定了一个约150秒长的增强持续发射，它表现出有趣的时间和光谱特性：（i）在中子星的自旋周期内，清晰的脉动高达~110 keV，（ii）额外的（到幂律）黑体分量所需的增强发射光谱与kT ~ 17 keV，（iii）强烈依赖于能量并且在50-74 keV能带中最高的脉冲部分。在这一增强发射过程中发射的总各向同性等效能量估计为2.9 x 10^{40}（D/5 kpc）^2 erg。黑体发射区的估计面积约为0.046（D/5 kpc）^2 km^2，是迄今为止测量到的磁星最小的“热点”，很可能与中子星表面附近的磁约束等离子体的大小相对应。
2010-01-15 astro-ph.HE
Magnetically gated accretion in an accreting 'non-magnetic' white dwarf
白矮星通常存在于双星系统中，其轨道周期从几十分钟到几小时不等，它们可以从伴星吸积气体。在大约15%的双星中，白矮星的磁场足够强（$\geq 10^6$高斯），可以将吸积物质沿着磁力线引导到磁极上。其余的系统被称为“非磁性”，因为迄今为止还没有证据表明它们具有动态显著的磁场。在这里，我们报告的档案光学观测的“非磁性”吸积白矮星的双星系统MV天琴座（以下简称MV天琴座），其光变曲线显示的准周期性爆发的$\approx 30$分钟的持续时间每$\approx 2$小时。观测结果表明存在一种不稳定的磁调节吸积模式，揭示了磁门吸积的存在，其中磁盘材料在磁层边界周围（在共同旋转半径处）积聚，然后吸积到白矮星上，产生由重力势能释放提供动力的爆发。我们推断，在$2 \times 10^4 \leq B \leq 10^5$高斯之间的MV天琴座的白矮星的表面磁场强度，太低，无法通过其他现有的方法检测。我们的发现为研究吸积白矮星中磁场的强度和演化提供了一种新的方法，并扩展了吸积到白矮星、年轻恒星和中子星之间的联系，其中类似的磁门吸积周期已被确定。
2017-12-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Effects of Gas Angular Momentum on the Formation of Magnetically Arrested Disks and the Launching of Powerful Jets
通过3D广义相对论磁流体动力学模拟，研究低角动量Bondi-like吸积流中磁捕获盘的形成与喷流发射，发现角动量阈值决定能否形成稳态强喷流，但低于阈值时仍能产生间歇性喷流，解释了多种低角动量天体系统中的喷流现象。
2023-04-04 astro-ph.HE
Neutrino oscillations in magnetically driven supernova explosions
我们研究了产生磁流体动力学（MHD）爆炸的核心坍缩超新星的中微子振荡。通过数值计算高度非球形包层中中微子的味转换，研究了爆轰各向异性通过Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein效应对中微子出射谱的影响.在具有较大θ_（13）的倒置质量等级的情况下，我们证明了从MHD超新星的旋转轴上看电子型中微子和反中微子的存活几率（即，极方向）的方向可以与沿赤道方向的方向显著不同。从极向观察到的电子型反中微子的事件数预计将显示出最陡峭的下降，反映了磁驱动冲击的通道，所谓的高共振区。此外，我们指出，这种冲击效应，取决于原始中微子光谱，也出现在低共振区，这导致显着减少的电子型中微子信号。这反映了磁爆炸的独特性质，其特征是非常早的冲击波到达共振区，这与中微子驱动的延迟超新星模型形成鲜明对比。我们的研究结果表明，电子型反中微子和中微子信号中的两个特征，如果对银河系超新星的超级神冈号可见，可能标志着磁驱动爆炸的观测特征，可能与磁星和/或长时间伽马射线暴的形成有关。
2009-09-19 astro-ph.HE
GeV Emission from Collisional Magnetized Gamma Ray Bursts
磁场可能在伽马射线暴中起主导作用，费米卫星最近的观测表明，GeV辐射在被探测到时，到达时间比MeV分量的开始时间晚几秒钟。受此启发，我们讨论了一个磁主导的喷流模型，磁耗散和核碰撞都很重要。我们发现，对于典型的观测到的爆发的参数，这样一个模型涉及一个现实的射流结构可以重现的MeV和一个单独的GeV辐射组件，包括两者之间的时间延迟的一般功能。该模型还预测了一个多GeV的中微子组件。
2011-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Gamma-ray Burst Inner Engines in a Blandford-Znajek Framework
假设伽马射线暴（GRB）最终是由一个高速旋转黑洞BH的Blandford-Znajek（BZ）喷流产生的，我们对观测到的长短GRB所需的磁场和BH质量进行了限制。对于在$2-10 M_{\odot}$（长伽玛暴）和$0.5-4 M_{\odot}$（短伽玛暴）范围内的BH，我们发现需要在$5x10^{14} \lesssim B \lesssim 10^{17}$ G范围内的磁场来为观测到的伽玛暴提供能量。在简单的通量守恒假设下，我们估计了长、短伽玛暴的祖星系统的磁场，发现单个大质量祖星需要$\sim 10^{6}$ G场，NS并合系统需要$\sim 10^{15}$ G场.我们还讨论了伽玛暴BH盘系统中的高磁场的影响和后果，在MRI领域的增长和磁制动盘。最后，我们研究的条件下，祖系统可以保留足够的角动量，以创建BH旋转足够快的BZ喷气机的动力。
2019-02-05 astro-ph.HE
Hard X-ray Bursts from Collapse of the Super Massive Stars
宇宙中最早的恒星质量可能非常大，可达$10^6M_\odot$。它们会留下巨大的黑洞，这些黑洞可以作为活动星系核的超大质量黑洞的种子。考虑到预期的快速旋转，这样的恒星将以超大质量的双星结束生命，并驱动强大的磁主导喷流。本文研究了观测到与正常类星体相关的长伽马射线暴类似的高能辐射暴的可能性。我们表明，在超巨星坍缩过程中，Blandford-Znajek机制可以产生强大的喷流作为几个$\times10^{51}$尔格/秒，并释放高达$10^{56}$尔格的黑洞旋转能量。由于更高的内在时间尺度和更高的红移，爆发的初始亮相可以持续大约$10^5$秒，而中央引擎将保持活跃大约10天。由于红移很高，爆发的光谱预计会很柔和，光谱能量分布在60 keV左右达到峰值。其峰值总通量密度比较低，$\times 10^{-7}erg\, cm^{-2} s^{-1}$很少，但并不令人望而却步。这类事件的发生时间应晚于$^{-1}$的0.03年，观测需要长期计划，可在将来进行。
2010-03-23 astro-ph.HE
Synchrotron-Self-Compton radiation from magnetically-dominated turbulent plasmas in relativistic jets
由旋转黑洞发射的相对论性喷流是非热辐射的强大发射器。通过电磁应力提取旋转能量产生磁主导的射流，其可能变成湍流。基于第一性原理的磁主导等离子体湍流研究表明，大多数被加速的粒子具有小的俯仰角，即粒子速度几乎与局部磁场一致。我们研究了各向异性粒子在快速冷却状态下的同步自康普顿辐射。小的俯仰角降低了同步加速器冷却速率，并促进了逆康普顿（IC）冷却的作用，这可能发生在两个不同的制度。在汤姆逊体系中，同步加速器和IC组件都具有软光谱，$νF_ν\proptoν^{1/2}$。在Klein-Nishina机制中，同步辐射在宽频率范围内具有硬光谱，通常为$νF_ν\proptoν$。我们的研究结果对BL Lac和伽马射线暴（GRB）的模拟具有一定的意义。BL Lac产生软同步加速器和IC光谱，正如预期的那样，当克莱因-西名效应很小时。所观察到的同步加速器和IC的光度通常是相当的，这表明与俯仰角$θ\gtrsim0.1$的适度的各向异性。当$θ\ll0.1$产生时，可能会产生罕见的孤儿γ射线耀斑。硬光谱的伽玛暴可能是一致的同步辐射时，发射粒子的IC冷却的克莱因-西科制度，如预期的俯仰角$θ\sim0.1$。Blazar和GRB光谱可以用具有类似的电子等离子体磁化参数$σ_{\rm e}\sim10^4$的湍流射流来解释，对于电子-质子等离子体，$σ_{\rm e}\sim10^4$对应于整体磁化$σ…
2021-06-11 astro-ph.HE
Broadband X-ray Burst Spectroscopy of the FRB-Emitting Galactic Magnetar
磁星是一种年轻的、由磁力驱动的中子星，拥有宇宙中最强的磁场。快速射电暴（英语：Fast Radio Burst，缩写为FRB）是一种非常强烈的毫秒长的射电脉冲，主要起源于河外星系，其成因主要集中在磁星上。磁星的一个标志性特征是它们发出明亮的、持续时间低于秒的硬X射线爆发。2020年4月27日，银河系磁星SGR J1935+2154在几个小时内发射了数百次X射线爆发。其中一个在时间上与FRB相吻合，这是银河系首次探测到FRB。在这里，我们对FRB发生前13小时发射的24个X射线爆发进行了光谱和时间分析，这些X射线爆发与NASA NICER和Fermi/GBM任务同时观测到，其综合能量范围为0.2 keV-30 MeV。这些宽带光谱允许与FRB相关的X射线爆发（FRB-X）的光谱进行直接比较。我们证明了所有24个NICER/GBM爆发在时间上非常相似，尽管在光谱上与FRB-X有显著的不同。FRB-X爆发的奇异性可能表明它的起源是一个不寻常的地方。我们认为，这一事件起源于准极性开放或封闭的磁场线，延伸到高海拔地区。
2021-01-07 astro-ph.HE
Magnetically-gated accretion model: application to short bursts in the intermediate polar V1223 Sgr
一些中间极的爆发比在正常矮新星中观察到的要短得多，其起源很长一段时间都没有得到解释。我们在这里研究的情况下，V1223 Sgr，一个中间的极地，在1984年显示了一个短暂的爆发，并比较的爆发特性与预测的磁层门控模型。我们使用的档案数据从AAVSO，我们提取的爆发配置文件。我们使用我们的代码来计算被白矮星磁场截断的吸积盘的时间依赖性演化，使用对盘和磁场之间相互作用的简单描述，如D 'Antona和Spruit（2010）。我们发现V1223 Sgr经历了一系列短暂的爆发，上升通常持续两到三个小时，衰变时间稍长。当应用于中间极时，D 'Antona和Spruit（2010年）的模型很好地解释了观测到的爆发持续时间和强度。然而，我们确认，模型的结果敏感地依赖于相当差的约束模型的假设。我们还搜索了AAVSO数据库中其他IP的短爆发，确定了FO Aqr，TV Col，NY Lup和EI UMa的单个短爆发，但没有V1223 Sgr中观察到的系列。我们还发现了一个超级爆发，然后是CTCV J2056-3014中的一个超级爆发。虽然磁门吸积不稳定性模型显然是负责的V1223 Sgr短爆发的系列和最有可能在其他中间极的类似事件，描述这一过程的模型需要改进，特别是关于白矮星的磁场与吸积盘的相互作用。这项艰巨的任务可能会受益于模式的结果与额外的观测具有良好的时间覆盖和时间分辨率的进一步比较。
2022-05-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Relativistic magnetic explosions
许多爆炸性的天体物理事件，如磁星的爆发和耀斑，都是由磁场驱动的。我们认为这样的磁爆炸动力学-相对论性膨胀的高度磁化和高度磁超压云。由于磁通量守恒的拓扑约束，相应的动力学与流体爆炸有质的不同。使用分析，相对论MHD以及力免费的计算，我们发现，相对论膨胀，因果断开流的创建服从一个阈值条件：它需要足够高的初始超压和足够快的外部介质（爆炸前风）的压力下降。在亚临界的情况下，磁云只是“膨胀”，并随着耀斑前的风悄悄地膨胀。我们还找到了一个紧凑的分析解决方案的普伦德加斯特的问题-膨胀的无力等离子体到真空。
2022-05-02 astro-ph.HE
Multi-Wavelength Constraints on the Outflow Properties of the Extremely Bright Millisecond Radio Bursts from the Galactic Magnetar SGR 1935+2154
持续时间为毫秒的非常明亮的相干射电爆发，让人想起宇宙学的快速射电爆发（FRB），与银河系磁星SGR 1935 $+$ 2154的硬X射线爆发一起被探测到。我们调查的可能性，该事件是由磁层内的磁能注入触发，从而产生磁捕获火球（FB）和相对论性流出的同时。X射线暴的热分量与平均温度为$\sim200$ - $300$ keV、大小为$\sim10^5$ cm的捕获FB一致。同时，X射线爆发和相干射电爆发的非热成分可能来自相对论外流。我们计算的流出，发射的能量预算$10^{39}$ - $10^{40}$ erg可比的捕获FB，不同的初始重子负载$η$和磁化$σ_0$的动力学演化。如果硬X射线和射电爆发都是由外流的能量耗散产生的，则外流特性通过结合光子逃逸的条件和射电和X射线爆发尖峰之间的固有定时偏移$\lesssim10$ ms来约束。我们表明，硬X射线爆发必须产生在$r_{\rm X}\gtrsim10^{8}$厘米从磁星，无论发射机制。此外，我们发现，流出迅速加速到一个洛伦兹因子$10^2\lesssimΓ\lesssim10^3$的时候，它到达磁层的边缘和耗散发生在$10^{12}$厘米$\lesssim r_{\rm radio,X}\lesssim10^{14}$厘米。我们的研究结果意味着无论是极干净的（$η\gtrsim10^4$）或高度磁化（$σ_0\gtrsim10^3…
2022-01-25 astro-ph.HE
Hyper-accreting black hole as GRB central engine. I: Baryon loading in GRB jets
超吸积恒星质量的黑洞一直被认为是伽马射线暴（GRB）中心引擎的最佳候选者。最近的丰富的观测伽玛暴的空间任务，如雨燕和费米提出了新的限制伽玛暴中心引擎模型。本文研究了从黑洞中心发动机发射的伽玛暴喷注的重子加载过程。我们考虑一个相对论性喷流由$ν\barν$湮灭或由Blandford-Znajek（BZ）机制。我们认为重子加载从中微子驱动的风从中微子冷却为主的吸积流。对于磁主导的BZ喷注，我们考虑中子从喷注周围的磁壁漂移，以及随后的正电子捕获和质子-中子非弹性碰撞。计算了两种喷注中的最小重子载荷。我们发现，在这两种情况下，一个更明亮的喷流往往是更多的重子穷人。中微子驱动的“火球”通常比磁主导的喷流“更脏”，而磁主导的喷流可以清洁得多。这两个模型都有正确的尺度来解释最近发现的经验$Γ-L_{\rm iso}$关系。由于一些中微子驱动的喷流有太多的重子加载相比，数据，我们建议，至少有一个很好的一部分伽玛暴应该有一个磁主导的中央引擎。
2013-02-27 astro-ph.HE
The Dependence of Gamma-Ray Burst Jet Collimation on Black Hole Spin
本研究利用GRRMHD代码\ ubhlight探究黑洞自旋对磁驱动伽马射线暴喷流准直的影响，发现高自旋黑洞产生更窄喷流，为观测到的长伽马射线暴喷流张角与红移的相关性提供了中心引擎性质层面的新解释。
2024-05-14 astro-ph.HE
A comprehensive multi-wavelength study of two X-ray emitting Be stars
CHRIST (Deemed to be University)（克里斯特（视为大学））；The Centre of Excellence in Astronomy and Astrophysics (CEAA), CHRIST (Deemed to be University)（天文学与天体物理学卓越中心，克里斯特（视为大学））；St. Francis de Sales College (Autonomous)（圣方济各沙雷氏学院（自治））；INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所 - 阿切特里天文台）
本研究对两颗Be星进行多波段分析，确定其一为经典Be星、另一为吸积型Herbig Be星，并发现其X射线发射源于磁影响的星周活动，支持磁约束风激波或磁力矩盘模型。
2026-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Multi-messenger signals from short gamma ray bursts
我们展示了2017-2019年CTP PAS华沙研究小组开发的代码HARM-COOL的模拟结果。它是基于Gammie等人（2003）提出的用于模拟活动星系核的GR MHD方案，但现在它已适用于短伽马射线暴事件的发动机。本文用二维轴对称方法计算了黑洞吸积盘随时间的演化。该代码包括中微子冷却和帐户的原子核结构的密集，简并的问题。自由质子、中子和电子-正电子对形成一个富含中子的磁驱动流出物，为随后的r-过程核合成提供场所。在这里，重元素的铀和金的合成，并可能有助于环爆介质的化学富集。它们的放射性衰变将在伽玛射线暴瞬发相之后的几个星期到几个月的时间尺度内发出较低能量的信号。此外，根据著名的Blandford-Znajek机制，磁场负责沿着中心黑洞的旋转轴发射超相对论性喷流。这些喷流是伽马射线中可变高能发射的场所。我们发现，磁场和黑洞自旋解释了观测到的变化时间尺度和喷流能量。
2020-04-20 astro-ph.HE
Multi-GeV Neutrino Emission from Magnetized Gamma Ray Bursts
基于最近的观测和理论发展，我们在磁主导的伽马射线暴碰撞模型中研究了预期的中微子发射率。结果表明，显着的多GeV中微子通量预计模型参数值是典型的电磁检测到的爆发。我们发现，在冰立方和它的深地核子阵列检测至少一个μ介子事件，一个单一的爆发必须接近高端的光度函数和红移$z\lesssim 0.2$。我们还计算了亮度和距离范围，可以产生$0.01-1$ μ子事件每伽玛射线暴在相同的检测器，这可能是感兴趣的，如果同时检测到电磁，或如果测量与未来扩展的Icecube或其他中微子检测器具有更大的有效体积和更好的灵敏度。
2012-04-20 astro-ph.HE hep-ph
Magnetically driven coupling in relativistic radiation-mediated shocks
在宇宙爆炸的富光子环境中，辐射阻力可以通过诱导相对论流动等离子体成分之间的速度差来引发动力学不稳定性。这种微湍流很可能是辐射介导的冲击爆发信号的印记。然而，大规模的，横向磁场在激波过渡的减速区可以抑制占主导地位的动力学不稳定性，防止电子-正电子对和重离子物种之间的速度分离的发展。我们使用一个一维（1D）五流体辐射转移代码来产生自洽的配置文件的辐射阻力和等离子体成分的减速区。对于增加磁化，我们的模型预测迅速增长的对多重性和大量的辐射阻力发展自相似的整个减速区。我们提取的临界磁化参数$σ_{c}$，确定的极限磁场强度，在三种等离子体可以开发动力学不稳定性之前到达各向同性的下游。对于一个相对论，单离子等离子体漂移与$γ_{u} = 10$在上游的相对论辐射介导的冲击，我们发现的阈值$σ_{c}\approx 10^{-7}$的微湍流的发病。在多离子组成的情况下抑制等离子体不稳定性可能需要高得多的$σ_{c}$值。识别冲击波爆发信号中微湍流的高能特征，并将其与本工作中提供的磁化极限相结合，将使我们能够更深入地了解宇宙爆炸（如超新星、伽马射线暴和中子星双星合并）的磁环境。
2023-01-24 astro-ph.HE
Variability of magnetically-dominated jets from accreting black holes
结构喷流最近被用来解释复杂的伽马射线暴的发射，如GW 170817。根据吸积模拟，预计喷流的结构比简单的礼帽更复杂。此外，耀变体喷流发射区的结构也会影响它们的大尺度演化。这是最近通过TXS 0506+056中喷流成分的相互作用揭示的，其中喷流是在接近零的视角下观察到的。观测研究还表明，喷流变率（例如，通过其最小变率时间尺度测量）与洛伦兹因子之间存在反相关，后者跨越几个数量级，涵盖耀变体和伽玛暴样本。受这些观测性质的启发，我们利用GR MHD数值模拟研究了黑洞源的吸积流入和流出性质。我们进行轴对称计算的结构和演变的中央引擎，由磁化环面周围的克尔黑洞，是发射非均匀喷流。我们探测沿视线的不同点的射流能量学，并测量在这些特定区域定位的射流时间变化。我们通过计算最小变异时间尺度和功率密度谱来量化我们的结果。我们重现MTS- $Γ$相关性，我们把它归因于黑洞自旋作为发动机的主要驱动参数。我们还发现，PDS的斜率是不强烈的影响，黑洞自旋，但它不同的视角。
2021-05-28 astro-ph.HE
Can MAD accretion disks launching structured jets explain both GRB and AGN engines? Magnetically arrested accretion disks launching structured jets in application to GRB and AGN engines
我们探索相对论性喷流的形成、能量学和几何学，以及它们的中央引擎的可变性。我们研究快速和缓慢旋转的黑洞，并解决我们的模拟活动星系（AGN）中心和伽马射线暴（GRB）引擎。结构喷流被假定为占整个质量尺度的高能量源的发射特性，从恒星质量的黑洞在伽玛暴和活动星系核中的超大质量黑洞发射。它们的活动核心包含磁化的吸积盘，克尔黑洞的旋转提供了喷射发射的机制。如果吸积的模式是磁制动（MAD），这个过程最有效。在这种模式下，调制的喷气发动机发射的吸积流，在最小的时间和空间尺度上操作的内部不稳定性有关。由于这些尺度与光的穿越时间和黑洞的引力半径有关，因此喷流-圆盘连接的普适模型有望与黑洞质量成比例。本文利用克尔度规对MAD吸积过程进行了3D GR MHD模拟，研究了喷流-盘的联系。我们量化的可变性的磁盘通过傅立叶分析。我们发现，演化是由引擎的物理参数，如黑洞的自旋和磁盘的大小，以及它的磁化，我们应用我们的方案，在AGN和GRB类的典型类型的源。我们发现，MAD方案是适用于活动星系核发动机，并支持持久喷流排放。它也可以应用于伽玛暴，因为它给出了与观测大致一致的变化模式。然而，在某些情况下，强磁场可能会导致射流淬火，这种效果被发现是重要的，主要是伽玛射线暴射流。我们推测，这可能与伽玛射线暴发动机产生的磁力驱动风的强度有关。
2022-10-04 astro-ph.HE
Magnetar Twists: Fermi/Gamma ray Burst Monitor (GBM) detection of SGR J1550-5418
SGR J1550-5418（以前称为AXP 1 E 1547.0-5408或PSR J1550-5418）在2008年10月和2009年1月和3月经历了三次活跃的爆发事件，发射了数百个典型的软伽马射线软伽马中继器（SGR）爆发。第二个事件特别强烈，我们对费米/GBM数据（8-1000 keV）的未触发爆发搜索显示，在这种活动的高峰期，在24小时内发射了约450个爆发。使用GBM数据，我们在2009年1月22日确定了一个约150秒长的增强持续发射，它表现出有趣的时间和光谱特性：（i）在中子星的自旋周期内，清晰的脉动高达~110 keV（P ~ 2.07秒，所有磁星中最快的），（二）额外（到幂律）黑体分量所需的增强发射光谱与kT ~ 17 keV，（iii）强烈依赖于能量并且在50-74 keV能带中最高的脉冲部分。在这一增强发射过程中发射的总各向同性等效能量估计为2.9 x 10^{40}（D/5 kpc）^2 erg。黑体发射区的估计面积约为0.046（D/5 kpc）^2 km^2（大约是中子星面积的几个x 10^{-5}），是迄今为止测量到的最小的磁星“热点”，很可能与中子星表面附近的磁约束等离子体的大小相对应。
2009-12-16 astro-ph.HE
A Quark-Nova in the wake of a core-collapse Supernova: a unifying model for long duration Gamma-Ray Bursts and Fast Radio Bursts
[摘要]通过利用大质量恒星的核塌缩超新星爆炸后的夸克新星（QN;中子星到夸克星的爆炸跃迁），我们建立了一个长持续时间伽马射线暴（LGRB）和快速射电暴（FRB）的统一模型。SN和QN之间的时间延迟（几年到几十年）以及相对论QN喷出物的碎片性质（即数百万块）是产生强大的LGRB引擎的关键。在我们的模型中，一个LGRB光变曲线表现出相互作用的碎片QN喷出物与湍流（即对流和磁饱和）SN喷出物是由其与底层脉冲星风星云（PWN）的相互作用形成的。余辉是由于QN块的相互作用，退出SN喷出物，与周围的介质。我们的模型可以同时拟合BAT/XRT的瞬发和余辉光变曲线及其光谱，从而得到LGRB的观测性质（如能带函数和X射线耀斑）。我们发现米德定律和阿玛提定律不是基本的，而是现象学的。FRB的结果从相干同步辐射时，QN块与非湍流弱磁化PWN-SN喷出物，其中的条件是易于韦伯不稳定性相互作用。由韦伯不稳定性引起的磁场放大设定了电子和电子对相干辐射的聚束长度。在我们的模型中得到的发射频率，光度，持续时间和色散措施是一致的FRB数据。我们发现了从FRB到LGRB的高能暴现象的自然统一，包括X射线闪光和富X射线GRB以及超亮SNe。我们发现了超高能宇宙射线和FRB之间的可能联系，并提出了一个QN后的二元中子星合并可以产生一个短的GRB（SGRB）与BAT/XRT光变曲线。
2019-11-21 astro-ph.HE
Winds and Disk Turbulence Exert Equal Torques on Thick Magnetically Arrested Disks
通过分析黑洞厚磁捕获盘的长持续时间模拟，发现盘风与盘湍流提取的角动量大体相等，表明理解湍流和层流应力对相关天体演化至关重要。
2024-04-23 astro-ph.HE
Magnetic Ergostars, Jet Formation and Gamma-Ray Bursts: Ergoregions versus Horizons
我们进行了第一次完全广义相对论，磁流体动力学模拟的动态稳定的超大质量中子星与没有ergoregions，以评估ergoregions对发射磁驱动的外流的影响。超大质量中子星是由一个可压缩的因果状态方程模拟的，并且最初被赋予了一个从恒星内部延伸到外部的偶极磁场。我们发现，经过几个阿尔文时间后，能星（包含能区的恒星）和正常恒星中的磁场线都被紧紧地缠绕成螺旋漏斗，物质在其中开始向外流动。流出物中的最大洛伦兹因子为$Γ_L \sim 2.5$，而无力参数保持在$B^2/8πρ_0\lesssim 10$。这些值与高度相对论性的、磁驱动的外流（喷流）和短$γ$射线爆发不相容。我们将这些结果与被磁化的无质量吸积盘包围的旋转黑洞的结果进行了比较，吸积盘发射出真正的喷流。我们的模拟表明，用于发射相对论性喷流的布兰德福德-兹纳杰克机制仅在存在黑洞时起作用，尽管在所有情况下的坡印廷光度都是可比的。因此，仅仅根据观测到的坡印廷光度值，我们无法区分一个磁化的吸积黑洞和一个所谓质量隙中的磁化超大质量中子星。这些结果补充了我们以前对超大质量遗迹的研究，并表明无论是正常的中子星还是超大质量状态的麦角星，都很难成为短$γ$射线爆发的祖先。
2020-11-09 astro-ph.HE gr-qc
Magnetically-induced outflows from binary neutron star merger remnants
雨燕卫星最近的观测显示，在绝大多数短伽马射线暴事件中，都存在持久的（$\sim 10^2-10^5\,\mathrm{s}$）“高原状”X射线余辉。这提出了一个长寿命的毫秒磁星中央发动机的想法，在一个双中子星（BNS）合并中产生，并负责在这些时间尺度上持续注入能量（“磁星模型”）。我们在这里详细介绍了最近的模拟，调查这样的合并残留物的早期演变的一般相对论磁流体动力学。这些模拟揭示了非常不同的条件比通常假设的磁星模型中的偶极自旋向下发射。特别是，周围的新形成的NS是由重子污染，由于从恒星表面的磁场放大在恒星内部引起的密集，高度磁化和各向同性风。这种风的时间尺度和光度与早期的X射线余辉相一致，例如“扩展发射”。这些各向同性的风是一个通用的功能BNS合并残留物，因此代表了一个有吸引力的替代目前的早期X射线余辉模型。进一步的影响，BNS合并和短伽马射线暴进行了讨论。
2015-05-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Self-organized Criticality in Multi-pulse Gamma-Ray Bursts
多脉冲伽马射线暴（GRB）的变化性可能有助于从中央引擎揭示潜在过程的机制。为了研究伽玛暴瞬发相是否存在自组织临界性（SOC）现象，我们采用马尔可夫链蒙特卡罗方法拟合了各向同性能量$E_{\rm iso}$、持续时间$T$和峰值计数率$P$等物理量的分布，统计研究了每个脉冲中有3个以上脉冲的伽玛暴的性质.我们的样本由CGRO/BATSE卫星观测到的93个伽玛暴中的454个脉冲组成。差分频率分布的这些幂律指数的最佳拟合值和不确定性是：$α^d_{E}=1.54 \pm 0.09$、$α^d_{T}=1.82_{-0.15}^{+0.14}$和$α^d_{P}=2.09_{-0.19}^{+0.18}$，而累积频率分布的幂律指数是：$α^c_{E}=1.44_{-0.10}^{+0.08}$、$α^c_{T}=1.75_{-0.13}^{+0.11}$和$α^c_{P}=1.99_{-0.19}^{+0.16}$。我们发现，这些分布是大致符合的物理框架的分形扩散，自组织临界性（FD-SOC）系统的空间维度$S=3$和经典的扩散$β$ =1。我们的研究结果支持，负责伽玛暴的喷流应该是磁主导的和磁不稳定性（例如，扭折模型，或撕裂模型不稳定性）导致GRB发射区进入SOC状态。
2020-09-14 astro-ph.HE
Axion magnetohydrodynamics and reconnection-driven axion bursts
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa（里斯本高等工程学院，里斯本理工学院）；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（等离子体与核聚变研究所，里斯本技术学院，里斯本大学）
本文提出超越理想极限的轴子磁流体力学，保留轴子惯性和非理想等离子体本质物理。磁重联自然激发混合阿耳文-轴子模，实现磁场与轴子间的相干能量交换，导致中子星和磁星中磁重联驱动的暂态轴子爆发。
2026-05-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Evidence for self-organized criticality phenomena in prompt phase of short gamma-ray bursts
本文通过分析BATSE和Swift星表中短伽马射线暴脉冲的幂律分布，发现其瞬时辐射阶段呈现自组织临界现象，并可用空间维数S=3、扩散指数β=1的FD-SOC系统解释，且与X射线耀发机制一致。
2023-03-12 astro-ph.HE
Regulation of the spectral peak in gamma-ray bursts
观测表明，伽马射线暴谱峰形成于超相对论性喷流的不透明区。最近的辐射转移计算支持这一观点，并表明光谱峰是从最初的热辐射，这是通过加热变成一个广泛的光子分布与高能量的尾巴继承。我们讨论的过程，调节观察到的光谱峰E_pk的位置。不透明的喷流有三个径向区域：（1）普朗克区域r<R_P，在这里黑体光谱被强化;这个区域在汤姆逊光学厚度减小到τ ~10^5处结束。(2)Wien区R_P<r<R_W with Kompaneets parameter y>>1，辐射具有玻色-爱因斯坦谱;（3）康普顿化区r>R_W，辐射谱形成高能尾。除了初始喷流温度外，调节E_pk的一个重要因素是远离中心发动机的内部耗散（体运动和磁能）。普朗克区的耗散使E_pk减小，维恩区的耗散使E_pk增大.在射流与次主导磁场，预测的E_pk变化约1兆电子伏的最大值约10兆电子伏。如果喷流携带能量重要的磁场，则E_pk可通过耗散磁能而额外增加。这种增加是由观测暗示的，观测表明E_pk高达约20 MeV。我们还考虑了磁主导的喷流，然后一个简单的磁耗散模型给出了E_pk~30 Gamma_W keV，其中Gamma_W是Wien半径R_W处的喷流洛伦兹因子。
2012-11-04 astro-ph.HE
A Bayesian Framework for Constraining Magnetar Magnetic Fields from Repeating FRB Statistics
Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院相对论天体物理学重点实验室）
该研究开发贝叶斯框架，结合重复FRB的等待时间与能量分布统计，约束其磁星磁场，多数源符合$10^{13}$-$10^{15}$高斯磁星强度，FRB~20200120E磁场要求更低，为关联FRB特性与磁能储备提供统计方法。
2026-08-28 astro-ph.HE
Gamma Ray Bursts in the comoving frame
我们用测得的余辉光变曲线的峰值时间估算了31个伽玛暴的体洛伦兹因子γ_0。我们考虑两种可能的情况下的Gamma_0的估计：一个均匀的环爆介质或风密度剖面的情况下。均匀风场和风场的γ_0值在几十到几百之间分布较广，平均值分别为138和66。我们发现各向同性的能量和光度与γ_0有类似的关系，即Eiso γ_0^2和Liso γ_0^2，而峰值能量Epeak γ_0.这些相关性在风密度廓线中比在均匀情况下分散得更少。然后，我们研究的能量，光度和光谱特性的爆发在他们的共动框架。Liso'的分布非常窄，在风的情况下，离散度小于十年，聚集在Liso'= 5x10^48 erg/s附近。峰值光子能量聚集在Epeak '= 6 keV附近。新发现的γ_0关联为伽玛暴的谱能关联提供了一种普遍的解释方案。Epeak-Eiso和Epeak-Liso相关性是由于不同的Gamma_0因子引起的，并且如果θ_j^2 *Gamma_0=常数，则可以解释准直校正相关性Epeak-Egamma（通过校正射流开口角θ_j的各向同性量获得）。假设Epeak-Egamma相关性成立，我们发现θ_j*Gamma_0 ~ 6-20的典型值与磁加速射流模型的预测一致。
2011-10-31 astro-ph.HE
Collapsar Gamma-ray Bursts Grind their Black Hole Spins to a Halt
在大质量恒星中心新形成的黑洞（BH）的自旋从其出生值演化，这是由于两个相互竞争的过程：气体角动量的吸积增加自旋，以及流出的BH角动量的提取减少自旋。最终，最终的平衡自旋由两个过程之间的平衡决定。为了使黑洞发射相对论性喷流并为$ γ$射线暴（GRB）提供动力，黑洞磁场需要具有动力学重要性。因此，我们考虑磁制动盘（MAD）驱动BH自旋演化的情况。通过将Lowell等人（2023）的半解析MAD BH自旋演化模型应用于B-sars，我们证明了如果BH吸积其初始质量的$ \sim 20\% $，它的无量纲自旋必然会达到小值$ a \lesssim 0.2 $ .对于这样的自旋，和质量吸积率推断从星模拟，我们表明，我们的半解析模型再现了典型的伽玛暴喷流，$L_{\rm jet}\sim10^{50}\,\,{\rm erg\,s^{-1}}$的能量。我们表明，我们的半解析模型再现了典型的伽玛暴喷流的近恒定功率。如果MAD的开始被延迟，这将允许在伽玛暴光度分布的高端出现强大的喷流，$L_{\rm jet}\sim10^{52}\,\,{\rm erg\,s^{-1}}$，但最终的自旋仍然很低，$ a \lesssim 0.3 $。这些结果与由引力波探测到的BH并合双星的低自旋是一致的。在Gottlieb等人（2023）的一篇配套论文中，我们使用伽玛射线暴观测结果将出生时的BH自旋限制为$ a …
2023-02-14 astro-ph.HE
Non-Thermal emission from the photospheres of Gamma-Ray Burst outflows. I: High frequency tails
我们研究了从长持续时间伽马射线暴流出的轻度耗散光球中发出的高频辐射谱。建立在最近的数值研究的结果，我们假设，电子被加热冲动温和的相对论能量的冲击或磁耗散在汤姆逊光学深度的几个，随后冷却逆康普顿，散射的光球的热光子。我们表明，即使在没有磁场和非热轻子，逆康普顿散射产生的幂律尾延伸从热辐射的峰值，在几百keV，几十兆电子伏，并可能高达GeV的能量。预测的斜率的高频幂律变化很大，在一个单一的突发，该模型可以很容易地解释由BATSE观察到的高频频谱的多样性。只要磁场分量不占绝对优势，我们的模型在重子流和磁主导流出流中都适用。
2010-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Parametric decay instability of circularly polarized Alfvén wave in magnetically dominated plasma
本文通过相对论MHD分析推导磁主导等离子体中圆偏振阿尔文波PDI的色散关系与增长率，证明高σ下不稳定性仍持续，并可用于脉冲星、磁星和FRB等场景。
2024-06-18 astro-ph.HE physics.optics physics.plasm-ph
Centrifugal barriers in magnetospheric accretion
我们重新考虑吸积流到磁化中心恒星的动力学。对于偶极磁对准的情况，离心势垒在$R_{cb} = (2/3)^{1/3} R_c = 0.87 R_c$，其中$R_c= ( G M/Ω^2)^{1/3}$是共转半径。对于斜偶极，从共转半径$R_c$直接吸积只有在磁饱和度满足$\tan θ_μ\geq 1/( 2 \sqrt{3}) $（$θ_μ\geq 16.1^\circ $）时才有可能.吸积以漏斗流的形式进行-沿着以$μ-Ω$平面为中心的两条流，具有方位角开度角$ \cos (Δϕ) = { \cot^ 2 {θ_μ} }/{12} $。对于被反磁性盘扭曲的磁层，离心势垒的半径可以小到完全约束偶极子的$R_{cb}= 0.719 R_c$，而对于磁平衡的情况，离心势垒可以延伸到$R_{cb} \sim R_c$。在吸积中子星中的II型X射线爆发可能是由离心势垒介导的，这需要接近对齐的配置。被困在磁层中的磁障物质可能导致主星的光变曲线周期性地变暗（“下降”），例如，正如在吸积年轻恒星和X射线双星中观察到的那样。
2023-01-18 astro-ph.HE
Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Giant Magnetar Bursts
University of Maryland（马里兰大学）；Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子与应用物理研究所）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Physics Department and Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学物理系与哥伦比亚天体物理实验室）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；University of Toronto（多伦多大学）；David A. Dunlap Department of Astronomy, University of Toronto（多伦多大学大卫·A·邓普尔天文学系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础物理研究所）；TAPIR, Mailcode 350-17, California Institute of Technology（加州理工学院 TAPIR (Mailcode 350-17)）
该研究通过相对论磁流体动力学模拟揭示了磁星巨型爆发中磁重联驱动的热喷流和热火球形成机制，并展示了等离子体团对快速射电暴模型的重要性。
2026-08-05 astro-ph.HE
Hyperaccreting Disks around Magnetars for Gamma-Ray Bursts: Effects of Strong Magnetic Fields
超吸积中子星或磁星盘通过中微子辐射冷却，可以成为伽马射线暴（GRB）中心引擎的候选者。磁星的强场$\geq10^{15}-10^{16}$ G对盘的性质有重要影响，甚至导致漏斗吸积过程。我们调查的磁星周围的磁盘上的强场的影响，并讨论这种吸积磁星系统的伽玛暴和GRB类事件的影响。讨论了盘面强场的量子效应，并利用MHD守恒方程描述了星盘相互作用产生的大尺度场耦合的盘面流的行为。一般来说，较强的场会产生较高的盘密度、压力、温度和中微子光度，并显著改变电子分数和简并态。磁化磁盘总是粘性稳定的阿尔芬半径以外，但将是热不稳定的阿尔芬半径附近的磁场在传递角动量和加热磁盘比粘性应力起着更重要的作用。漏斗吸积过程只有在极强的磁场下才是重要的，它会在阿尔文半径内产生一个磁层，并截断平面盘。由于漏斗吸积覆盖的磁星表面环状带区域温度较高，中微子发射较集中，吸积磁星的中微子湮灭率可远高于无场吸积中子星的中微子湮灭率。此外，中微子湮灭机制和磁星表面的磁驱动脉冲星风可以共同作用，沿着恒星的磁极产生和馈送超相对论性喷流。
2010-06-03 astro-ph.HE
The Internal-Collision-Induced Magnetic Reconnection and Turbulence (ICMART) Model of Gamma-Ray Bursts
最近费米对GRB 080916 C的观测表明，与假定的火球相关的明亮光球发射消失了，这表明坡印廷通量占主导地位的外流。本文提出了一个坡印廷通量占优区伽马射线暴瞬发辐射模型，即内碰撞诱发磁重联和湍流（ICMART）模型。据设想，伽玛射线暴中央发动机发射间歇性的，磁主导的风，在伽玛射线暴发射区，喷出物仍然适度磁化。与内激波（IS）模型类似，微型壳体在传统的内激波半径处发生内部相互作用。这些早期碰撞中的大多数几乎没有能量耗散，但会使有序的磁场线发生畸变。在某一时刻，磁场位形的畸变达到了允许快速重联种子产生的临界条件，从而在相互作用区产生相对论MHD湍流。湍流进一步使磁力线扭曲，使额外的磁重联变得容易，导致存储的磁场能量的跑道释放（ICMART事件）。在ICMART区域加速的粒子辐射出同步加速器光子，为观测到的伽马射线提供能量。每个ICMART事件对应于GRB光变曲线中的一个宽脉冲，一个GRB由多个ICMART事件组成。该模型保留了IS模型和其他模型的优点，但可以克服IS模型面临的一些困难/问题（例如，低效率，快速冷却，电子数过剩，Amati/Yonetoku关系不一致，以及缺少明亮的光球）。它预测了两个组件的变化时间尺度，并在每个ICMART事件的EP和极化程度下降。该模型可以适用于大多数费米LAT伽玛暴的时间分辨，无特征的带函数谱（删节）。
2010-11-27 astro-ph.HE
From proto-neutron star dynamo to low-field magnetars
通过首次模拟发电机产生磁场后的磁热演化，研究提出低场磁星源于原中子星内的 Tayler–Spruit 发电机，并解释其弱偶极场、强小尺度场及 X 射线爆发。
2025-01-08 astro-ph.HE
Signatures of the Self-organized Criticality Phenomenon in Precursors of Gamma-ray bursts
本研究针对第三版Swift/BAT星表中的长伽马射线暴前兆，采用马尔可夫链蒙特卡罗技术分析其多参数分布，结合主暴的对比分析，证实前兆与主暴均属于空间维度S=3的自组织临界性系统，由相似的磁主导过程驱动。
2023-08-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamical Energy Dissipation of Relativistic Magnetic Bullets
本研究通过相对论磁流体动力学模拟，探究磁主导外流的激波磁能耗散机制，发现近10%磁能可转化为热能，为伽马射线暴、耀变体的非热辐射提供解释。
2023-07-20 astro-ph.HE
Magnetically inspired explosive outflows from neutron-star mergers
双星中子星合并一直与短持续时间的伽马射线暴（GRB）有关。这种联系在第一次同时探测到引力波和来自GW 170817的电磁辐射时得到了证实。短持续时间伽玛暴的基本范例包括一个超相对论性喷流，但低光度的瞬发辐射以及后续的射电和X射线观测表明，这一情况可能与GW 170817不同。特别是，有人提出，合并后放大的大量磁能可以在残余物坍缩成黑洞时释放出来，从而引起准球形爆炸，撞击合并喷出物。通过数值模拟，我们研究了这种情况下的一系列视角，注入的能量和物质密度的崩溃。根据能量注入和剩余密度的大小，我们发现两种类型的外流：一个狭窄的相对论核心和一个广角，但温和的相对论外流。此外，很宽的流出是可能的，但需要超过10^52 erg的能量释放。
2019-10-10 astro-ph.HE gr-qc
