On The External Shock Synchrotron Model for GRBs' GeV Emission
LAT探测到的（100 MeV - 50 GeV）GRB辐射的主要成分相对于瞬发软（亚MeV）伽马射线开始延迟，并且在软成分消失后持续很长时间。这导致了一个有趣的建议，即这种高能量的发射是通过相对论电子的同步辐射产生的加速的外部冲击。此外，MeV余辉发射的限制导致的建议，至少在明亮的GeV爆发的领域是不是超出了冲击压缩放大。我们在这里表明，限制（内的减速冲击），效率和冷却的发射电子约束的考虑，在这个模型中，磁场，出现在上游（circumburst）和下游（喷出物）地区，使我们能够获得一个直接处理它们的值。最大同步辐射的已知极限，当结合冲击波演化时，意味着能量高于~ 10 GeV的晚期光子（在爆发后超过~100 s到达）不会自然地从外部冲击同步辐射中产生，并且几乎可以肯定有不同的起源。最后，即使是红外光学的适度种子通量（几mJy）也会通过逆康普顿冷却淬灭GeV辐射，除非激波后面的磁场被显著放大。同时观测到红外光学和GeV辐射的爆发将排除这种模型。
2010-03-30 astro-ph.HE
Interaction of the electro-magnetic precursor from a relativistic shock with the upstream flow. I. Synchrotron absorption of strong electromagnetic waves
本文是旨在研究相对论激波前部产生的电磁前兆波与上游流动相互作用的系列论文中的第一篇。这是出于一个简单的考虑，表明这种电磁前体的吸收可以产生一个有效的转换的上游流的动能的能量加速粒子。考虑到前体是一个强波，其中电子以相对论速度振荡，标准的等离子体辐射相互作用过程应该重新考虑。本文计算了强电磁波的同步辐射吸收。
2017-11-27 astro-ph.HE
Synchrotron self-Compton emission from external shocks as the origin of the sub-TeV emission in GRB 180720B and GRB 190114C
最近，据报道，在GRB~ 190114 C和GRB~ 180720 B中分别在爆发后100-1000 s和10 h检测到100 GeV以上的极高能光子。我们的模型可用的宽带数据的同步辐射加同步辐射自康普顿（SSC）的余辉冲击的辐射。我们发现GRB~ 180720 B的亚TeV辐射可以解释为余辉激波在等密度环爆介质中膨胀的SSC辐射。GRB~ 190114 C的SSC辐射在$\sim100$ s处占GeV同步辐射的优势，这可以解释此时GeV辐射的硬谱。外推到亚TeV能量的SSC分量的通量可以解释MAGIC望远镜对GRB~ 190114 C的高意义探测。模型中的参数值（如环爆密度和冲击微物理参数）对这两个伽玛暴来说并不罕见，这意味着从这两个伽玛暴中检测到的亚TeV光子应该归因于它们的大爆发能量和低红移。
2019-09-06 astro-ph.HE
Numerical Modeling of Relativistic Effects in Synchrotron-Emitting Shocks
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）
本文提出了一种新型数值模型，用于准确建模同步辐射激波中的相对论效应，揭示了近似模型在高相对速度下的不准确性及其对天体物理研究的影响。
2026-10-30 astro-ph.HE
A Complete Reference of the Analytical Synchrotron External Shock Models of Gamma-Ray Bursts
伽马射线暴是宇宙中最明亮的爆炸。它们的喷出物被认为以相对论的速度向地球移动。这种“相对论性喷流“与环形爆发介质之间的相互作用驱动一对（正向和反向）激波。在这些冲击波中加速的电子辐射出同步辐射，为伽玛暴的宽带余辉提供能量。外部冲击理论是一个优雅的理论，因为它调用了有限数量的模型参数，并有很好的预测频谱和时间属性。另一方面，取决于许多因素（例如，能量含量、环境密度分布、喷出物的准直、正向冲击动力学与反向冲击动力学以及同步加速器光谱状况），存在各种各样的模型。这些模型对余辉衰减指数、光谱指数以及它们之间的关系（所谓的“闭合关系”）都有不同的预测，已被广泛用于解释丰富的多波长余辉观测。这篇评论文章提供了一个完整的参考所有的分析同步辐射外激波余辉模型，推导出的时间和光谱指数的所有模型在所有的光谱制度，包括一些制度，还没有公布之前。这篇评论文章被指定为余辉观测者快速识别相关模型以解释其数据的有用工具。分析模型的局限性进行了审查，与列表的情况下总结时，需要数值处理。
2013-10-08 astro-ph.HE
Evidence that the maximum electron energy in hotspots of FR II galaxies is not determined by synchrotron cooling
有人认为，河外源的相对论性激波可能会加速最高能量的宇宙射线。宇宙射线能被加速到的最大能量取决于激波附近的磁湍流结构，但最近的理论进展表明，相对论性激波可能无法将粒子加速到比PeV大得多的能量。我们研究的热点强大的放射性镓，在那里的电子加速在终端冲击发射同步辐射。同步加速器光谱的转换通常在红外和光学频率之间观察到，这表明对于约100微高斯的正则磁场，在冲击中加速的非热电子的最大能量< TeV。基于理论上的考虑，我们表明，这种最大的能量不能约束通常假设的同步辐射损失，除非射流密度是不合理的大，大部分的射流上游能量去非热粒子。我们通过考虑在无线电，红外和光学波长的高空间分辨率观察到的热点样本来测试这一结果。
2016-05-17 astro-ph.HE
Synchrotron Polarization in Blazars
我们提出了一个详细的分析的时间和能量依赖的同步辐射偏振签名的冲击喷流模型的伽玛射线耀变体。我们的计算采用了一个完整的三维辐射传输代码，假设整个射流螺旋磁场。该代码考虑同步辐射从一个有序的磁场，并考虑到所有的光旅行时间和其他相关的几何效应，而相关的同步辐射自康普顿和外部康普顿效应的照顾与二维MCFP代码。我们考虑了几种可能的机制，通过这些机制，相对论激波通过喷流传播可能会影响喷流等离子体产生同步加速器和高能耀斑。最合理的是，冲击预计会导致磁场的压缩，增加环向场分量，从而改变受冲击影响的区域中的磁场的方向。我们发现，这样的情况下，导致相关的同步+ SSC耀斑，与同步偏振百分比和位置角的大幅变化。最重要的是，这种情况自然地解释了> 180 °的大PA旋转，正如在几个blazar中观察到的伽马射线耀斑一样，不需要弯曲或螺旋喷流轨迹或其他非轴对称喷流特征。
2014-01-28 astro-ph.HE
Radiation reaction and the pitch angle changes for a charge undergoing synchrotron losses
在推导同步辐射公式时，假定装药的俯仰角在辐射过程中保持不变。然而，根据辐射反应公式，虽然垂直于磁场的速度矢量的分量由于辐射损耗而在幅度上减小，但是平行分量在辐射期间不经历任何变化。因此，两个分量的比率发生变化，这意味着桨距角发生变化。我们推导出辐射电子的能量变化的精确公式，考虑到由于辐射损失的俯仰角的变化。由此我们导出了同步加速器电子从高度相对论性转变为轻度相对论性的特征衰变时间。
2016-02-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Thermal Electrons in Mildly-relativistic Synchrotron Blast-waves
无碰撞冲击的数值模型有力地预测了由热电子和非热电子组成的电子分布。在这里，我们详细探讨了热电子对从次相对论激波中产生的同步辐射的影响。我们提出了一个完整的“热+非热”同步加速器模型，并推导出由此产生的光谱和光变曲线的属性。使用这些结果，我们描绘的相对重要性的热电子和非热电子的亚相对论冲击供电的同步加速器瞬态。我们发现，热电子自然预计将有助于显着的峰值发射，如果冲击速度是$\gtrsim 0.2c$，但在非相对论冲击中，大多是不可检测的。这有助于解释典型的射电超新星和新兴的“AT 2018牛样”事件之间的二分法。热电子同步辐射的标志是一个陡峭的光学薄的光谱指数和一个$ν^2$光学厚的光谱。这些光谱特征也被预测与陡峭的峰后光变曲线下降率相关，与观察到的AT 2018牛状事件大致一致。我们预计，热电子可以观察到在其他情况下，温和的相对论冲击，并简要估计这种效果的伽马射线暴余辉和二进制中子星合并。我们的模型可以用来拟合光谱和光变曲线的事件，并占热和非热电子人口没有额外的物理自由度。
2021-10-29 astro-ph.HE
The confrontation of the shock-powered synchrotron maser model with the Galactic FRB 200428
FRB 200428与银河系磁星SGR 1935+2154的X射线爆发（XRB）的关联为负责快速射电暴（FRB）现象的物理过程提供了重要的意义。在假设XRB辐射产生于磁层的基础上，研究了FRB辐射产生于激波驱动的同步脉塞（SM）的可能性，并给出了大量自由参数的唯象描述。模型参数的观测约束条件表明，只要磁星活动喷出的物质具有合适的成分和结构，且激波过程发生在视线上，该模型原则上与FRB 200428观测结果一致。具体地说，一个完整的爆发喷出物应该包括一个超相对论性和高度准直的$e^{\pm}$成分和一个亚相对论性和广泛传播的重子成分。产生FRB辐射的内部冲击来自于$e^{\pm}$喷出物与先前重子喷出物的残余物在同一方向上的碰撞。参数约束仍然依赖于SM发射的不确定的光谱和效率。虽然光谱是暂时描述的光谱指数$-2$，我们估计发射效率约为$10^{-4}$的要求，同步辐射的冲击材料不能比磁层XRB发射更亮。
2020-10-23 astro-ph.HE
Time evolution of the synchrotron X-ray emission in Kepler's SNR: the effects of turbulence and shock velocity
本研究利用2006和2014年Chandra/ACIS观测分析开普勒超新星遗迹丝状结构X射线同步辐射通量演化，发现湍流提高加速效率与低速激波增加加速时间的竞争效应在多数区域相互抵消，但在某区域加速时间超过同步辐射时间导致非热X射线发射显著衰退。
2024-07-23 astro-ph.HE
The synchrotron maser emission from relativistic magnetized shocks: Dependence on the pre-shock temperature
同步脉泽不稳定性在相对论磁化冲击中产生的电磁前兆波最近被用来解释快速射电暴的相干射电辐射。通过二维粒子模拟，我们研究了相对论正负电子垂直激波中的前驱波的性质，它是激波前磁化强度$σ\gtrsim 1$的函数（即，入射坡印廷通量与粒子能通量的比率）和热扩散$Δγ\equiv kT/mc^2=10^{-5}-10^{-1}$。我们测量的分数$f_ξ$的总传入能量转换成前驱波，计算后冲击帧。在固定的磁化强度下，我们发现$f_ξ$几乎与温度无关，只要$Δγ\lesssim 10^{-1.5}$（从$Δγ=10^{-5}$到$Δγ=10^{-1.5}$只有适度的三分之一的减少），但对于$Δγ\gtrsim 10^{-1}$，它下降了近两个数量级。在固定温度下，磁化$f_ξ\sim 10^{-3}\,σ^{-1}$的标度与我们早期的一维结果是一致的。对于我们的参考$σ=1$，前驱波的功率谱在低温下相对较宽（分数宽度$\sim 1-3$），而对于$10^{-3} \lesssim Δγ\lesssim 10^{-1.5} $，它显示出分数宽度$\sim 0.2$的明显线状特征。对于$σ\gtrsim 1$，根据需要，前驱波在与激波法线（在激波后帧中测量）成$\simeq σ^{-1/2}$角的范围内发射，以便它们能够超过激波。我们的研究结果可以提供物理接地输入FRB发射模型的基础上脉泽发射相对论…
2020-06-04 astro-ph.HE
The synchrotron maser emission from relativistic shocks in Fast Radio Bursts: 1D PIC simulations of cold pair plasmas
快速射电暴（FRB）的发射过程至今仍不清楚。我们研究磁星风中相对论激波的同步脉泽发射是否可以解释所观察到的FRB特性。我们进行粒子在细胞（PIC）模拟冷对等离子体中的垂直冲击，检查我们的结果之间的一致性三个PIC代码。我们确认，一个线性偏振的X-模式波是自洽产生的冲击和传播上游作为前驱波。我们发现，在磁化$σ\gtrsim 1$（即，波印廷通量与预激波流的粒子能通量的比率），激波将总入射能量的一部分$f_ξ' \approx 7 \times 10^{-4}/σ^2$转换成前驱波，如在激波系中测量的。波谱为窄带（分数宽度$\lesssim 1-3$），具有明显但不占主导地位的线状特征，因为许多共振同时起作用。在预激波（观测者）坐标系中的峰值频率是$ω^{\prime \prime}_{\rm peak} \approx 3 γ_{\rm s | u} ω_{\rm p}$，其中$γ_{\rm s|u}$是上游坐标系中的激波洛伦兹因子，$ω_{\rm p}$是等离子体频率。在$σ\gtrsim1$中，我们估计的$ω''_{\rm peak}$与以前的工作不同，激波结构呈现出由腔分离的两个孤子，峰值频率对应于腔的本征模。我们的研究结果提供了物理接地输入FRB发射模型内的磁星的情况。
2019-03-04 astro-ph.HE
Shocks in nova outflows. II. Synchrotron radio emission
从经典新星中发现的GeV伽马射线表明，冲击和相对论粒子加速在这些事件中是能量关键。冲击的进一步证据来自热keV的X射线发射和射电光变曲线的早期峰值，其亮度温度太高，不可能是自由膨胀的光电离气体造成的。论文一发展了一个新星激波热辐射的一维模型。这项工作的结论是，冲击供电的无线电峰值不能热，如果线冷却工作在冲击后的气体在碰撞电离平衡所确定的速率。在这里，我们扩展这个计算，包括非热同步辐射。将我们的模型应用于三个经典新星，我们限制了磁场的放大$ε_B$和相对论电子加速的效率$ε_e$的特征洛伦兹因子$γ\sim 100$。如果激波是辐射性的（低速$v_{\rm sh} \lesssim 1000$ km s $^{-1}$），并且覆盖新星外流的大立体角，就像产生伽马射线的激波的特征一样，那么需要$ε_e \sim 0.01-0.1$的值来达到$ε_B = 10^{-2}$的峰值射电亮度。如此高的效率排除了作为放射性粒子源的π介子衰变的次级对，而是有利于电子在冲击波处的直接加速。如果无线电发射激波是绝热的（高速），就像热X射线的特征一样，那么更高的亮度温度是可能的，允许无线电发射激波覆盖更小的流出立体角。
2016-08-25 astro-ph.HE
The Synchrotron Emission Pattern of IntraBinary Shocks
我们模拟了黑寡妇和红背系统中毫秒级恒星风与辐射驱动的伴风的碰撞。对于红背星，这种双星内激波（IBS）的几何形状对脉冲星外流中预期的赤道浓度相当敏感。因此，我们分析扩展IBS薄激波模型$\sim \sin^{2n}θ$脉冲星风。我们计算同步辐射从这样的冲击，包括建立和冷却的粒子人口，因为它沿着IBS加速。对于合理的参数，这IBS通量占主导地位的X射线波段的二进制发射。建模显示了IBS峰上光谱的细微变化，可用于敏感的X射线研究。作为示例应用，我们拟合档案CXO/XMM数据从黑寡妇脉冲星J1959+2048和红背PSR J2339-0533，发现该模型再现轨道光变曲线轮廓和能谱。结果显示了一个非常硬的注入电子光谱，表明可能的主导地位的重联。光变曲线拟合对几何参数敏感，包括非常重要的轨道倾角$i$。再加上伴星的光学拟合，这样的IBS X射线光变曲线模型可以强烈地约束双星的几何形状和MSP风的能量。
2019-05-29 astro-ph.HE
The Peak Frequency and Luminosity of Synchrotron Emitting Shocks: from Non-Relativistic to Ultra-Relativistic Explosions
本文提出一个修正的同步辐射激波框架，考虑相对论效应和热电子，适用于非相对论到超相对论爆炸，发现传统框架高估高速激波参数，并得出与观测一致的峰值光度上限。
2024-11-12 astro-ph.HE
Synchrotron Self-inverse Compton Radiation From Reverse-shock on GRB120326A
本文介绍了在$z=1.798$上对一个典型的长持续时间GRB 120326 A的多波长观测，包括亚毫米波阵列（SMA）的快速观测，以及X射线和光学的综合监测。SMA观测提供了迄今为止在230 GHz的7个亚毫米余辉中最快的探测。使用Swift和Suzaku进行的快速光谱分析得出了$E^{\rm src}_{\rm peak}=107.8^{+15.3}_{-15.3}$ keV的光谱峰值能量和$E_{\rm iso}$的等效各向同性能量为$3.18^{+0.40}_{-0.32}\times 10^{52}$ erg。在光学上的时间演化和光谱特性与标准的前向激波-喷流准直同步加速器（$6^{\circ}.69\pm0^{\circ}.16$）一致。使用二维相对论流体动力学喷流模拟的前向冲击波建模还确定了合理的爆发爆炸和光学余辉的同步辐射参数。X射线光变曲线显示没有明显的射流破裂，X射线和光学之间的时间衰减指数关系（$α{\rm o}-α_{X}=-1.45\pm0.10$）表明X射线和光学中不同的辐射过程。从反向激波引入同步加速器自逆康普顿辐射是一种可能的解决方案，并且在亚毫米级的余辉的检测和缓慢衰减支持这是一个合理的想法。所观察到的时间演化和光谱特性以及前向激波模型参数，使确定合理的函数来描述余辉特性。由于一半的事件在X射线和光学方面与当前事件具有相似的特性，GRB 120326…
2014-05-16 astro-ph.HE
From Shock to Synchrotron: a mini-review on magnetic turbulence in Supernova Remnants
INAF-Osservatorio astronomico di Palermo（意大利国家天体物理研究所巴勒莫天文台）
本文简评了IXPE卫星过去四年对超新星遗迹的X射线偏振观测，探讨了磁湍流在粒子加速中的作用，并提出结合偏振参数与标准X射线分析以约束激波下游磁湍流结构的方法。
2025-10-31 astro-ph.HE
Closure Relations of Synchrotron Self-Compton from Reverse shock and Fermi-LAT GRBs
Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文学研究所）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院宇宙理论物理中心）；Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台科学部）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高等研究院（SOKENDAI））；Space Science Institute（空间科学研究所）；Center for Astrophysics, University of Nevada（内华达大学天体物理学中心）；Bay Environmental Institute（海湾环境研究所）
该研究推导反向激波在厚壳、薄壳及不同介质中的 SSC 闭合关系，并结合 2FLGC 数据说明薄壳与恒密度介质更优，且早期 GeV 辐射可源于 SSC。
2025-09-27 astro-ph.HE
A new fitting function for GRB MeV spectra based on the internal shock synchrotron model
While the Band function or other phenomenological functions are commonly used to fit GRB prompt emission spectra, we propose a new parametric function that is inspired by an internal shock physical model. We use this function as a proxy of the model to confront it easily to GRB observations. We built a parametric function that represents the spectral form of the synthetic bursts provided by our internal shock synchrotron model (ISSM). We simulated the response of the Fermi instruments to the synthetic bursts and fitted the obtained count spectra to validate the ISSM function. Then, we applied …
2020-04-09 astro-ph.HE
The origin of very-high-energy gamma-rays from GRB 221009A: implications for reverse shock proton synchrotron emission
本研究提出双组分结构喷流模型，结合正向激波电子同步自康普顿与反向激波质子同步辐射，成功解释GRB 221009A的VHE波段观测，并揭示反向激波可能是超高能宇宙射线加速器。
2025-01-15 astro-ph.HE
Origin of TeV Emission in GRB 221009A: Co-effort of the External Reverse and Forward Shocks
针对最亮伽马射线暴GRB 221009A的TeV辐射对传统模型的挑战，本研究纳入其长爆发行为建模外激波，发现早期TeV辐射源于外反向与正向激波共同作用，后期由正向激波同步自康普顿过程主导，揭示了外反向激波的关键作用。
2024-10-07 astro-ph.HE
3D hybrid fluid-particle jet simulations and the importance of synchrotron radiative losses
本研究利用PLUTO与RADMC-3D开展3D混合流体-粒子相对论喷流模拟，引入非热粒子、扩散激波加速和同步辐射冷却，并以Centaurus A为例展示其相较纯RMHD方法的改进。
2024-09-10 astro-ph.HE
Recollimation shocks and radiative losses in extragalactic relativistic jets
我们提出了一个相对论性喷流与外部介质的相互作用，包括辐射损失的冲击气体的影响，诱导的再准直冲击的最先进的模拟结果。我们的模拟证实了--正如早期半解析模型所建议的--辐射损失引起的激波后压力损失可能导致一个稳定的平衡态，其特征是气流的非常强的聚焦，形成相当窄的喷嘴，其横截面半径小到$10^{-3}$乘以射流的长度尺度。我们还研究了在流动底部注入密度扰动引起的射流结构随时间的演化。的设置和模拟的结果是特别相关的解释所观察到的快速变化的$γ$射线发射相关的平谱射电类星体。特别是，喷流聚焦和观测到的辐射的多普勒波束的综合效应使得有可能解释诸如MAGIC在FSRQ PKS 1222+216中观测到的亚小时耀斑事件。
2017-10-18 astro-ph.HE
Synchrotron Polarization of Gamma-Ray Burst Afterglow Shocks with Hydrodynamic-scale Turbulent Magnetic Field
伽马射线暴（GRB）的余辉是由膨胀的前向冲击波发射的，它被认为具有比星际磁场强得多的磁场，尽管磁场的起源是一个长期存在的问题。到目前为止，已经讨论了两种场放大机制，即等离子体动力学不稳定性和磁流体动力学不稳定性。这两个过程放大的场的相干长度尺度相差$7-10$数量级，偏振观测可以区分它们。在流体动力学尺度湍流磁场假设下，建立了前向激波余辉极化的半解析模型。我们对各向同性湍流和零视角下的同步辐射偏振进行了数值计算。我们发现，当流体共动系中场相干长度尺度为激波区厚度量级时，偏振度为$ \sim1~\%$。这个范围的偏振度是相媲美的观察到的后期光学余辉。我们的模型还表明，无线电偏振度是可比的光学的平均，但可以高于光学的在某些时间间隔。偏振角被示出为随机和连续地变化。这些偏振特性明显不同于等离子体动力学不稳定性的情况。最近开始在射电和光学波段同时对伽玛暴余辉进行偏振观测，这将有助于我们约束磁场放大机制。
2022-12-16 astro-ph.HE
An asymmetrical synchrotron model for knots in the 3C 273 jet
为了解释从无线电到X射线的3C 273喷流中的结的发射，我们提出了一个同步加速器模型，在该模型中，由于激波压缩效应，从激波到上游和下游发射区的注入光谱是不对称的。我们的模型可以很好地解释3C 273喷流中结的光谱能量分布，并且有关结光谱的预测可以通过未来的观测来检验。
2015-05-05 astro-ph.HE
The X-ray synchrotron rims in Cassiopeia A narrow with energy
本文利用新的盲源分离方法处理1 Ms Chandra观测数据，发现Cassiopeia A中前锋激波和反向激波处的X射线同步辐射细丝随能量变窄，且高能下阻尼效应更强。
2023-02-08 astro-ph.HE
Evidence for thermal X-ray emission from the synchrotron dominated shocks in Tycho's supernova remnant
本文利用Chandra数据对第谷超新星遗迹五个区域进行贝叶斯能谱分析，发现三分量模型最优，首次给出被激波加热ISM的热辐射证据及其温度、密度等参数，并指出未来X-IFU观测对约束同步辐射截止能量至关重要。
2023-04-11 astro-ph.HE
Particle Acceleration and Nonthermal Emission at the Intrabinary Shock of Spider Pulsars. II: Fast-Cooling Simulations
针对蜘蛛脉冲星双星内激波快冷却辐射问题，采用全局二维粒子网格模拟研究同步损失对激波结构和辐射的影响，发现激波张角、光变曲线双峰特征及硬幂律谱与观测相符。
2025-01-14 astro-ph.HE
Polarization of synchrotron emission from relativistic reconfinement shocks with ordered magnetic fields
我们计算了相对论约束激波产生的同步辐射的偏振，考虑到全局有序的磁场分量，特别是环形和螺旋场。在这些冲击中，环形场产生高平行极化（电矢量平行于投影射流轴），而混沌场产生中等垂直极化。螺旋场导致总亮度和偏振亮度的非轴对称分布。对于发散的下游速度场，Stokes参数U不为零，平均极化既不是严格平行的，也不是严格垂直的。下游流从发散变为会聚的距离可以容易地在偏振图上被识别为转折点，在该转折点处偏振矢量切换，例如，从顺时针到逆时针。
2012-06-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast radio bursts by high-frequency synchrotron maser emission generated at the reverse shock of a powerful magnetar flare
考虑了一个快速射电暴的磁星耀斑模型。我们表明，毫秒爆发的足够的功率可以产生同步脉泽发射点燃的反向冲击传播通过弱磁化的物质，形成磁星耀斑。如果脉泽发射是在各向异性的制度（由于生产区域的几何形状或存在一个强烈的外部源的刺激光子）的持续时间的脉泽闪光是类似的磁星耀斑的持续时间，即使冲击波前半径是大的。我们的方案允许放宽对几个关键参数的要求：在生产现场的磁场强度，耀斑的亮度，和生产现场的体积洛伦兹因子。为了验证该模型的可行性，我们研究了强磁星耀斑与FRB发生率之间的统计关系。预期的比率是通过卷积的红移依赖的磁星密度与耀斑光度函数以上的FRB检测阈值确定的能量极限。我们得到，只有一小部分，$\sim10^{-5}$，强大的磁星耀斑触发FRB。这个比值与我们的估计非常吻合：我们得到磁星的$10\%$应该处于适合产生FRB的演化阶段，并且所有耀斑中只有$10^{-4}$是弱磁化的，这是高频脉泽发射的必要条件。
2022-02-16 astro-ph.HE
Radially polarized synchrotron from galaxy-cluster virial shocks
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
通过叠加GMIMS射电数据，在星系团2.4R_500标度半径处发现径向偏振辐射超出，为位力激波产生切向磁场及电子同步辐射提供了方向性证据。
2025-06-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Electron Acceleration in Pulsar-Wind Termination Shocks: An Application to the Crab Nebula Gamma-Ray Flares
AGILE和Fermi-LAT观测到的蟹状星云γ射线耀斑能量达到GeV，持续数天，这对脉冲星风星云粒子加速的标准模型提出了挑战，因为辐射电子的能量超过了同步加速器辐射反应的经典极限。先前的模型已经表明，如果电子经历静电加速，同步加速器的极限可以被超过，但是由此产生的光谱与数据不太一致。因此，仍然有一些重要的未解之谜，详细的粒子加速和排放过程中发生的耀斑。我们重新审视这个问题，使用一个新的分析方法的基础上的电子输运方程，其中包括条款描述静电加速，随机波粒子加速，冲击加速，同步辐射损失，和粒子逃逸。得到了电子分布的精确解，并用于计算相应的γ射线同步加速器谱。我们发现，在我们的模型中，γ射线耀斑主要由静电加速提供能量，但随机加速和冲击加速的贡献在产生观测到的谱形中起着重要作用。我们的模型可以再现所有的费米LAT和AGILE耀斑的光谱从蟹状星云，使用符合多波长观测约束的磁场强度。我们还计算了加速电子逃逸到脉冲星风终止激波下游侧区域后产生的同步辐射余辉的光谱和持续时间。余辉预计将在γ射线耀斑发生后的最长三周内消失。
2016-10-14 astro-ph.HE
Gamma-ray polarization of synchrotron-self-Compton process from a highly relativistic jet
在某些伽马射线暴（GRB）的瞬发相观测到的高极化现象引起了人们对其发射机制的广泛研究。本文研究了高相对论性相对论性喷流的同步自康普顿（SSC）过程的偏振特性。从中央发动机喷出的以磁为主的、载有重子的喷流具有很大的洛伦兹因子。速度略有不同的壳层相互碰撞并产生冲击。冲击使电子加速到幂律分布，同时放大了磁场。电子在磁场中运动并产生同步加速光子。同步加速器光子遭受康普顿散射（CS）过程，然后被稍微离轴的观察者检测到。本文从理论上推导了在激波面内磁场和垂直于激波面磁场两种磁场配置下SSC过程中光子偏振的解析公式。我们发现，由SSC过程中诱导的光子可以高度偏振，与最大偏振$Π\sim 24\%$在能带$[0.5,5]$ MeV。偏振取决于视角，峰值在垂直于磁场的平面内。在$[0.05,0.5]$ MeV的能带中，大多数$γ$射线偏振计都是活跃的，偏振大约是汤姆逊极限的两倍，达到$Π\sim 20\%$。这意味着Klein-Nishina效应在文献中经常被忽视，应该仔细考虑。
2014-10-10 astro-ph.HE
Synchrotron self-Compton Reverse Shock in Energy-Injection and Radiative Scenarios
Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文研究所）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究所宇宙理论物理中心）；Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台科学部）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高等研究院（SOKENDAI））
该研究推导了不同场景下反向激波的SSC闭合关系，发现其辐射可解释GRB余辉的初始阶段，且光变曲线拟合结果支持能量注入及恒密度环境的场景。
2026-08-28 astro-ph.HE
Evidence that particle acceleration in hotspots of FR II galaxies is not constrained by synchrotron cooling
我们研究的热点强大的放射性镓，在那里的电子加速喷射终止冲击发射同步辐射。同步加速器光谱的转换通常在红外和光学频率之间观察到，这表明对于约100微高斯的正则磁场，在冲击中加速的非热电子的最大能量为约TeV。我们表明，这种最大的能量不能约束通常假设的同步辐射损失，除非射流密度是不合理的大，大部分的射流上游能量去非热粒子。我们通过考虑在无线电，红外和光学波长观察到的热点样本来测试这一结果。
2017-03-03 astro-ph.HE
Energy Spectrum Of Nonthermal Electrons Accelerated At A Plane Shock
利用时间相关的扩散激波加速（DSA）模拟方法，计算了在准平行磁场作用下，平面激波中宇宙线质子和电子的能谱，包括同步辐射和逆康普顿散射引起的能量损失。采用热漏注入模型和玻姆型扩散系数。当DSA能量增益与同步加速器/IC能量损失相平衡后，激波处的电子能谱趋于稳定，并在平衡动量p_{eq}处截止。在激波后区，由于能量损失，电子能谱的截止动量随离激波的距离而减小，电子空间分布的厚度与p^{-1}成正比。因此，当p_{br} <p< p_{eq}时，下游积分谱的斜率变陡一个p的幂，其中破裂动量随冲击年龄减小，公式为p_{br} \propto t^{-1}。在CR修正激波中，质子和电子能谱都呈现出凹曲率，偏离正则试验粒子幂律，在截止动量附近，上游积分电子能谱可能优于下游积分电子能谱。因此，X射线同步辐射截止附近的光谱形状可以揭示非线性DSA的特征。
2011-02-15 astro-ph.HE
Temporal Evolution of the Gamma-ray Burst Afterglow Spectrum for an Observer: GeV--TeV Synchrotron Self-Compton Light Curve
采用单区含时程序对伽马射线暴（GRB）余辉辐射进行了数值模拟。一致地计算了减速冲击壳层的时间演化以及电子和光子的能量分布。考虑到相对论传播的冲击壳和发射表面的曲率的光子光谱和光变曲线的观察者获得。我们发现，余辉的开始时间是显着早于以前的分析估计。辐射情况下的激波传播和光变曲线的解析公式也与我们的结果不同。我们的结果表明，即使发射机制是从同步辐射切换到同步辐射自康普顿，γ射线光变曲线可以是一个光滑的幂律，这与观测到的光变曲线和在GRB 130427 A中的32 GeV光子的后期检测一致。讨论了由解析公式得到的模型参数的不确定性，特别是与谱指数和衰变指数之间的闭合关系有关。
2017-07-15 astro-ph.HE
Understanding FRB 200428 in the synchrotron maser shock model: consistency and possible challenge
最近，与SGR 1935+2154的X射线爆发（XRB）相关的银河系FRB 200428的发现在FRB和磁星活动之间建立了一座桥梁。在本文中，我们假设XRB发生在磁星磁层。我们发现，FRB 200428和相关的XRB的观测特性是一致的同步脉泽发射在超相对论磁化冲击的预测，包括辐射效率，类似的能量发生频率分布，同时到达时间。它要求上游介质是由先前的耀斑喷射出的温和的相对论性重子壳层。射电爆发的耀斑能量注入将产生磁星风星云，它已被用来解释与FRB 121102相关的持久射电源。我们发现，SGR 1935+2154周围的无线电连续可以很好地理解磁星风星云模型，通过假设相同的能量注入率$\dot{E} \propto t^{-1.37}$ FRB 121102。根据GBT和FAST对FRB 121102的观测结果，估算了所需的重子质量。假设相同的辐射效率$η\sim 10^{-5}$，从中心磁星喷射出的重子总质量约为0.005太阳质量。这个值比磁星外壳的典型质量大得多，但与磁星外壳的总质量相当。
2020-08-13 astro-ph.HE
The Low-Energy Spectral Index of Gamma-Ray Burst Prompt Emission from Internal Shocks
大多数伽马射线暴（GRB）的瞬发辐射通常表现出非热的能带成分。流行的内激波模型中的同步辐射一般被用来解释这种非热成分。然而，同步辐射预测的低能光子指数$α\sim -1.5$与观测值$α\sim -1$不一致。在这里，我们调查的内部冲击传播过程中的超相对论外流的磁场的演变，并重新审视通过同步辐射的冲击加速电子的快速冷却这个演变的磁场。我们发现，磁场是第一次接近恒定，然后衰减为$B'\propto t^{-1}$，这导致了一个合理的范围内的低能光子指数，$-3/2 < α< -2/3$。此外，如果在伽玛暴过程中引入一个上升的电子注入率，我们发现$α$更容易达到$-2/3$。从而拟合了GRB 080916 c和GRB~ 080825 c的瞬发光谱。
2021-09-16 astro-ph.HE
External Inverse-Compton and Proton Synchrotron Emission from the Reverse Shock as the Origin of VHE Gamma-Rays from the Hyper-Bright GRB 221009A
本文提出外反向激波模型，以外逆康普顿和质子同步辐射解释 GRB 221009A 的 GeV-TeV 辐射，并预测 MeV 与 TeV 光子的反相关，可由 LHAASO 数据检验。
2023-03-27 astro-ph.HE
Total and linearly polarized synchrotron emission from overpressured magnetized relativistic jets
我们提出了相对论磁流体动力学（RMHD）模拟的静态超压磁化相对论射流的特点是其主导类型的能量，即内部，动能，或磁性。每个模型都由螺旋磁场穿过，螺旋角为$45^\circ$，并具有由初始压力不匹配产生的一系列准静态冲击，其强度和数量随主要能量类型而变化。我们通过积分同步辐射的辐射转移方程，以RMHD解作为输入，对这些模型的偏振特征进行了研究。这些模拟显示了一个自上而下的发射不对称性所产生的螺旋磁场和一个渐进的约束的发射到一个喷气脊柱的磁化强度增加和内能的非热人口被认为是一个恒定的分数的热。明亮的静止成分与再校准冲击出现呈现出相对强度调制的多普勒增压比之间的冲击前和冲击后的状态。由于磁场的螺旋结构，小视角显示出偏振角的大致双峰分布，这也是跨射流宽度的高度分层的线性偏振的原因。此外，观测到定常分量偏振角的$26^\circ$量级的微小变化，这可用于识别天体物理喷流中的准平激波。
2018-04-05 astro-ph.HE
Radio Synchrotron Emission from the Bow Shock of G2
在G2的前向弓形激波中加速的电子同步辐射的射电通量预计将在前向激波通过近心时达到峰值，可能在G2的质心到达距银河系中心约3 × 10^15 cm的近心之前7到9个月（Narayan等人，2012; Sadowski等人，2013 a，b）。在这封信中，我们计算了来自前向和反向激波的无线电发射，如果G2是一个动量支持的弓形激波，它是一个具有高质量损失率的暗星，正如Scoville & Burkert（2013）; Ballone et al.（2013）所建议的那样。我们表明，无线电流量位于远低于静止的无线电流量的Sgr A*，将难以检测。相比之下，在G2的云模型中，前向激波的无线电通量被预测为比静态无线电通量大得多，因此应该已经被检测到（Narayan et al. 2012; Sadowski et al. 2013 b）。因此，射电测量可以在G2完成其近心点通过之前揭示G2的性质。
2013-09-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Morphology of radio relics I: What causes the substructure of synchrotron emission?
星团射电遗迹的高分辨率射电观测往往表现出复杂的空间和频谱特征。然而，目前还不清楚这些特征揭示了潜在的磁场性质。我们进行了三维磁流体动力学模拟的合并冲击波传播通过磁化，湍流intracluster介质。我们的模型包括宇宙射线电子的扩散冲击加速，它们的空间平流和运行时的能量损失。利用这个装置，我们可以研究宿主星系团中射电子结构和激波前等离子体条件之间的关系。我们发现，上游湍流起着重要的作用，在塑造下游产生的无线电遗物的属性。在扩散激波加速的假设下，我们可以再现所观察到的激波的X射线导出的马赫数与从射电谱推断的马赫数之间的差异。我们模拟的光谱指数图和档案的无线电遗迹还表明，上游磁场的标准偏差必须相对较小（$σ_B\leq 1 \, μ$ G），以重现的意见，因此，无线电遗迹可以潜在地限制星系团外围的磁场的分布。
2020-09-28 astro-ph.HE
A new ordering parameter of spectral energy distributions from synchrotron-self-Compton emitting blazars
耀变体的宽谱SED具有两个宽谱分量，在轻子辐射模型中，这两个宽谱分量分别来自相对论电子的同步辐射和同步自康普顿辐射（SSC）。在高态阶段，高频SSC分量通常主导低频同步加速器分量，这意味着电子的逆康普顿SSC损失至少等于或大于电子的同步加速器损失。我们从相对论电子的动力学方程的解析解计算，受到组合的线性同步和非线性同步自康普顿冷却，单能注入的时间积分的总同步和SSC辐射通量和光谱能量分布（SED）。依赖于初始冷却项的比率，由注入参数$α$显示，我们发现对于$α\ll 1$，意味着完全线性冷却，同步峰占主导地位的逆康普顿峰和通常的光谱结果被恢复。对于$α\gg 1$的SSC峰占主导地位的同步峰值，证明了我们的假设，在这种情况下，冷却成为最初的非线性。光谱还显示出一些独特的特征，这可以直接归因于非线性冷却。为了展示该模型的潜力，我们将其应用于3C 279和3C 454.3的爆发，成功地再现了SED。我们的分析结果是有希望的，我们认为，这种非平衡模型应考虑在未来的建模尝试耀变体耀斑。
2011-10-13 astro-ph.HE
The shape of the cutoff in the synchrotron emission of SN 1006 observed with XMM-Newton
年轻超新星遗迹边缘的同步加速器X射线辐射使我们能够研究在冲击波前沿加速的电子的高能尾部。X射线光谱的分析可以提供有关限制电子在加速过程中获得的能量的物理机制的信息。我们的目的是验证是否在SN 1006的最大电子能量是有限的同步辐射损失，并在获得的X射线同步辐射的截止形状的信息。我们分析了XMM-牛顿SN 1006大型计划的深层观测。我们进行了空间分辨光谱分析的一组小区域的非热肢和研究的X射线光谱，采用模型，假设不同的电子光谱。我们发现，损失限制模型对所有的谱都有最好的拟合，这表明电子动量（p）分布的截止形状为exp[-（p/p_cut）^2]。我们还检测到残余的热辐射从冲击环境介质，并证实了以前的估计的可靠性冲击后的密度。我们的研究结果表明，辐射损失在塑造SN 1006的电子光谱中起着重要的作用。
2013-06-25 astro-ph.HE
Gamma-Ray Burst Spectrum with Decaying Magnetic Field
在伽马射线暴的内激波模型中，由于下游均匀磁场中快冷电子的同步辐射谱太软，不能产生低能的伽玛暴谱。然而，磁场可能随着与冲击波阵面的距离而衰减。在这里，我们表明，同步辐射光谱变得更难，如果电子在衰减MF进行同步辐射和逆康普顿冷却。为了使其与具有低能量斜率$νF_ν\proptoν$的典型伽玛射线暴谱相一致，需要激波后MF衰变时间与体电子的冷却时间相当（对应于MF衰变长度，通常为$\sim10^5$趋肤深度）;在MF衰变时间之后，逆康普顿冷却应该主导同步加速器冷却;和/或MF衰变的共动时间大致为$B\propto t^{-1.5}$。一个内激波同步加速器模型与衰减MF可以解释大多数的伽玛暴与低能量斜率不硬比$ν^{4/3}$。
2013-10-02 astro-ph.HE
A New Time-Dependent Finite Difference Method for Relativistic Shock Acceleration
本文提出了一种新的方法来计算相对论激波的粒子分布函数，包括同步辐射损失。一个稳定的，连续的，一维的等离子体流被认为是模型厚（修改）的冲击，导致在三维加时间的计算，前三个是动量，俯仰角和位置。该方法准确地再现了上游流速范围从0.1 c到0.995 c（1 < Γ< 10）的激波处动量的预期幂律行为。它还再现了近似的分析结果的同步截止形状的非相对论冲击，表明损失过程是准确的。该算法已被实现为一个混合的OpenMP-MPI并行算法，以有效地利用SMP集群体系结构和规模以及高达数百个CPU。
2011-11-24 astro-ph.HE
Fast-Cooling Synchrotron Prompt Emission from Internal Shocks in GRB 241030A
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（现代天文学和天体物理学教育部重点实验室（南京大学））；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；Center for Astronomical Mega-Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院天文大科学研究中心）；Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences（中国科学院天体结构与演化重点实验室）；Institute for Astrophysics, School of Physics, Zhengzhou University（郑州大学物理学院天体物理研究所）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）
本研究通过Swift与Fermi联合时间分辨光谱分析，证实GRB 241030A的瞬时辐射为快冷却同步辐射，支持物质主导的内激波场景，该模型可解释其稳定低能拐折、阶梯式演化的光谱峰值、标准幂律斜率及近零光谱延迟等特征。
2025-10-28 astro-ph.HE
Shock acceleration of electrons and synchrotron emission from the dynamical ejecta of neutron star mergers
中子星合并（NSMs）向环双星介质中喷射高能亚相对论动力学喷射物。与超新星和超新星遗迹类似，NSM动力学喷出物预计会通过冲击波加速的电子产生非热发射。在本文中，我们提出了预期的无线电和X射线信号，通过这种机制，考虑到非线性扩散冲击加速（DSA）和磁场放大。我们认为，NSM有一个独特的性质作为DSA网站，种子相对论电子丰富的r-过程元素的衰变提供。信号预计将在合并后的100 - 1,000天达到峰值，这取决于种子电子数量的减少和激波膨胀导致的耗散动能增加之间的平衡。虽然所产生的通量可以理想地达到近均分预期的最大通量，但NSM喷出物的可用动能耗散率限制了这种信号的可探测性。很可能无线电和X射线发射被其他机制（例如，离轴射流）对于位于射流方向的观察者（即，GW170817）。另一方面，对于一个离轴观察者，一旦发现了一些NSM被确定，动态喷出物成分预测占主导地位的非热发射。虽然即使在不久的将来的设施中，这种信号的检测也是具有挑战性的，但这可能提供了在NSM中创建r-过程元素的鲁棒探测器。
2018-03-29 astro-ph.HE
On external shock model to explain the high-energy emission: GRB 940217, GRB 941017 and GRB 970217A
我们提出了一个外激波背景下的轻子模型来描述GRB 940217、GRB 941017和GRB 970217A的高能辐射。我们认为，发射由两个组成部分，一个具有类似的持续时间的爆发，和第二个，持续时间更长的GeV阶段持续数百秒后的提示阶段。这两个分量可以被描述为同步自康普顿发射从反向和正向冲击分别。对于反向激波，我们分析了厚壳层情况下的同步辐射自康普顿。计算的通量和破裂能与观测值一致。
2012-12-19 astro-ph.HE
Direct Measurements of Synchrotron-Emitting Electrons at Near-Sun Shocks
本文利用帕克太阳探测器首次直接测量近太阳激波中的同步辐射电子，揭示强准平行激波因高效加速超相对论性电子而辐射更强，验证了激波加速理论并深化了对激波物理的理解。
2024-10-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
An External Shock Origin of GRB $\textit{141028A}$
在外激波模型的假设下，分析了长、光滑、单脉冲伽马射线暴（GRB $\textit{141028A}$）的瞬发。首先，我们拟合的$γ$射线光谱与双组分光子模型，即同步加速器+黑体，然后拟合恢复的同步加速器$νF_ν$峰的演化的分析模型，考虑到相对论爆炸波的发射扩展到外部介质。模型对$νF_ν$峰演变的预测与观察结果吻合良好。我们观察到爆炸波过渡到减速阶段。此外，我们假设爆炸波的膨胀是近绝热的，由低磁场从观察推断的动机。这使得我们能够在一个数量级内恢复$νF_ν$峰处的通量密度，考虑到分析模型的简单性，这是显著的。在所有波长上，来自单个前向激波的同步辐射为观测提供了足够的解决方案。在这种情况下，我们认为，$\textit{prompt}$和$\textit{ afterglow}$发射之间的区别是多余的，因为早期和晚期的时间发射来自同一个源。虽然外部冲击模型显然不是一个普遍的解决方案，这种分析打开的可能性，至少有一部分的伽玛暴可以解释与外部冲击的起源，他们的提示阶段。
2015-06-16 astro-ph.HE
First Dynamic Computation of Synchrotron Emission from the Cygnus A Radio Cavity; Evidence for Electron Pair Plasma in Cavity
宇宙射线，热气体和磁场在FRII无线电腔被假定完全来自风流动从后面的喷流冲击。结合分析和计算的方法，它表明，计算的无线电电子能量分布和同步辐射发射率光谱无处不在的天鹅座A无线电腔同意与无线电观测的天鹅座A瓣。磁场的能量密度在各处都很小，并且在冲击后的风中被动地演化。大多数同步辐射产生于最近的激波后物质，因为它沿着无线电腔壁回流。因为它经历了较少的绝热膨胀，这个年轻的回流中的磁场比射电瓣中的其他地方更大，解释了观测到的射电同步加速器边缘增亮。边界回流减速，由于小腔压力梯度，导致大规模的领域垂直于回流（和同步辐射），以指数增长不同于观察。然而，如果该领域是随机的亚网格（次千秒差距）尺度上，计算场再现的幅度和缓慢下降的无线电同步辐射沿回流观察到的发射率。用小尺度随机场计算的射电同步辐射谱和图象与VLA观测结果一致。计算使射电腔膨胀所需的喷流后激波区的总相对论性能量密度与在天鹅座A激波后区观察到的相对论性电子的能量密度相匹配。这表明在喷流和空腔中控制动力学演化的成分是相对论对等离子体。
2014-02-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
