The Role of Stochastic Acceleration in the Prompt Emission of Gamma-Ray Bursts: Application to Hadronic Injection
本文采用解析和数值计算相结合的方法,在伽马射线暴(GRB)瞬发的强子-轻子混合模型的背景下,研究了激波后区域中粒子通过磁流体动力学/等离子体湍流的再加速(或加热)效应。我们证明了通过pp和pg反应以及随后的成对级联注入的随机加速(或加热)轻子,在~MeV范围内可以再现α ~1和β ~2-3的带函数谱。一个额外的硬组件来自质子诱导的级联发射,同时预期,这是兼容的观察到的额外的幂律谱远高于MeV的范围。我们还讨论了强子模型对正在进行的高能中微子观测的具体影响。
2011-11-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hadronic- and electromagnetic cores of air-showers observed by hybrid experiments at high mountains
本文详细地研究了在Chacaltaya山乳胶室和AS阵列混合实验中探测到的空气簇射中的高能族(高能e、γ束)和强子的特征,并与用QGSJET和EPOS相互作用模型进行的CORSIKA模拟结果进行了比较。由于大气族和强子分量具有更直接的核相互作用信息,因此大气族与伴随着空气簇射的爆发(空气簇射的强子分量)之间的关联对宇宙线相互作用机制更敏感。的家庭能量的突发大小的依赖性进行比较与模拟。结果表明,伴随着较大爆发尺度的空气簇射的族能量系统地小于模拟事件中的预期值。实验结果不能简单地通过改变初级宇宙线的化学成分来描述,这表明次级粒子在宇宙线相互作用中的x分布比模拟模型中假设的要陡得多。
2010-10-13 astro-ph.HE
On the direct correlation between gamma-rays and PeV neutrinos from blazars
我们研究了多信使天体物理学中经常使用的假设,即伽马射线和中微子通量是直接相连的,因为它们被假设为由相同的光强子产生链产生。这项测试的一个有趣的候选源是平谱射电类星体PKS B1424-418,它最近引起了人们对冰立方PeV中微子事件及其爆发阶段之间潜在相关性的关注。我们用自洽辐射模型模拟了多波段光子和中微子的辐射。我们证明,一个简单的强子模型不能充分描述这个源的光谱能量分布,但次主导强子成分的lepto-hadronic模型可以再现多波段的光子光谱观测期间的各个活动阶段的耀变体。因此,最多约0.3个中微子事件可能与爆发相吻合,这意味着轻子贡献在相关能带中占主导地位。我们还证明了中微子事件和爆发相位之间的时间相关性很弱。
2017-06-01 astro-ph.HE
Evidence of Hadronic Emission from the brightest-of-all-time GRB 221009A
本研究分析了GRB 221009A的宽频辐射,发现仅靠轻子模型无法解释观测结果,而结合强子与轻子成分的模型能重现多波长光谱与光曲线,首次为GRB的强子辐射提供了直接观测证据。
2023-10-18 astro-ph.HE
The Onset of Hadronic Supercriticality in Expanding Sources
强子模型的一个被忽视的性质是,它们可以通过突然将相对论质子中储存的能量转化为辐射而变得超临界。当质子密度超过临界值时,超临界性就显现出来。我们试图映射完整的参数空间的这种行为的情况下,一个源,由相对论质子,是扩大绝热损失变得重要。我们寻找那些导致系统进入超临界状态的临界值,这些临界值与伽马射线暴密切相关。基于这个原因,我们采用了相对论爆炸波(RBW)模型,该模型被认为描述了初始爆炸后GRB的产生。
2020-02-27 astro-ph.HE
The role of hadronic cascades in GRB models of efficient neutrino production
研究了在中微子有效产生的情况下强子级联对伽马射线暴瞬发辐射谱的影响。通过假设一个基准的伽玛暴谱和一个幂律质子分布延伸到超高能量,我们计算质子冷却率和中微子发射产生的中微子过程。为此,我们采用了一个数值代码,考虑到非线性反馈效应,如目标光子场本身的演变,由于次级粒子的贡献形成的强子级联。我们表明,在有效的质子冷却和随后的高效率的高能量中微子生产的情况下,从强子级联的发射扭曲,甚至可能占主导地位的伽玛射线暴光谱。考虑到这一点,我们限制比率$η_p=L_p/L_γ$的允许值,其中$L_{p}$和$L_γ$是各向同性等效质子和瞬发伽马射线光度。对于$η_{p}$的最高值,不导致级联发射的主导地位,然后我们计算的最大中微子光度从一个单一的爆发,并表明它的范围之间的$(0.01- 0.6)L_{p}$和$(0.5-1.4)L_γ$的各种参数集。我们讨论了其他参数,如磁场强度和形状的初始伽马射线谱,对我们的结果可能产生的影响。最后,我们比较了$η_p$的上限在这里得到的各种研究领域,我们指出的强子发射的自洽处理的必要性,以避免错误的高中微子通量的GRB模型。
2014-05-29 astro-ph.HE
Ultra-high Energy Cosmic Rays and Neutrinos from Gamma-Ray Bursts, Hypernovae and Galactic Shocks
我回顾伽马射线暴模型(GRB)和观测,并讨论了可能产生的超高能宇宙射线和中微子的标准内部冲击模型和新一代的光球和强子GRB模型,在目前的限制IceCube,俄歇和TA观测。然后,我讨论的模型,已被提出来解释最近的天体物理学PeV中微子观测,包括恒星形成和星爆星系,超新星和星系吸积和合并冲击。
2014-07-21 astro-ph.HE
Neutrinos from Gamma Ray Bursts in the IceCube and ARA Era
本文讨论了起源于宇宙线传播(GZK中微子)和伽马射线暴(GRB)的超高能中微子(UHEN),并讨论了它们在千米级探测器(ARA和IceCube)上的探测能力。虽然GZK中微子预计来自CMB上的宇宙射线相互作用,但GRB中微子取决于源内部的物理特性。预测伽玛暴在瞬发和余辉阶段发射UHEN。我讨论的约束条件的强子成分的伽玛射线暴来自四年的IceCube数据搜索提示中微子fux从伽马射线暴(伽玛射线暴)和更一般的,我提出的搜索结果的高能中微子相互作用的IceCube探测器在2010年和2013年之间。
2015-03-24 astro-ph.HE
Phase transition in compact stars: nucleation mechanism and $γ$-ray bursts revisited
基于Lifshitz-Kagan理论,我们重新讨论了核化过程,这是由强子物质构成的脉冲星向夸克星转化的基本机制。我们已经选择了适当的模型,已测试实验和观测的限制,以限制模型的任意性,目前在以前的调查。确定了相变压力和化学势,计算了隧穿几率和成核时间。得到了亚稳强子相半衰期为一年的临界压强。即使对模型的选择施加了限制,结果仍然依赖于模型,但我们发现,使稳定物质的出现成为可能的隧穿需要超压,这实际上与夸克物质袋常数无关。最后,我们证实了成核过程可能是伽马射线暴的原因之一。
2017-10-23 astro-ph.HE nucl-th
Subphotospheric emission from short gamma-ray bursts: Protons mold the multi-messenger signals
本文通过首次对高磁化短暴喷流进行广义相对论磁流体模拟并耦合多粒子输运,揭示亚光球强子过程可解释 sGRB 的非热光子谱并伴随 GeV 中微子信号。
2023-12-18 astro-ph.HE
On the hadronic origin of the TeV radiation from GRB 190114C
本文通过蒙特卡洛模拟光强子相互作用及次级伽马射线的对产生过程,证明 GRB 190114C 的亚 TeV 辐射可由强子起源解释,并给出与 ANTARES 和 IceCube 上限一致的中微子通量预测。
2023-11-29 astro-ph.HE
A roadmap to hadronic supercriticalities: a comprehensive study of the parameter space for high-energy astrophysical sources
强子超临界是辐射不稳定性,当大量能量储存在相对论质子中时出现。当质子能量密度超过某个临界值时,开始失控过程,导致质子能量爆炸性地转移到电子-正电子对和辐射中。逃逸也导致辐射效率的增加,即光子亮度与注入质子亮度的比值。我们进行了一个全面的研究参数空间,通过调查的发病强子超临界的广泛的源参数(即,磁场强度为1 G $- 100$ kG,半径为$10^{11}$ cm $-10^{16}$ cm)和最大质子洛伦兹因子($10^3-10^9$)。我们表明,超临界是可能的整个范围内的源参数相关的紧凑的天体物理源,如伽马射线爆发,核心和活动星系核的射流。我们还提供了一个深入的研究强子超临界的物理机制,并表明磁化相对论等离子体是高能天体物理学中的非线性动力系统的很好的例子。
2020-06-12 astro-ph.HE
Patterns of variability in supercritical hadronic systems
装载相对论质子的源的一个独特且经常被忽视的性质是它可以变得超临界,即一旦其质子能量密度超过某个阈值,它可以经历从辐射低效状态到辐射高效状态的突然转变。在本文中,我们调查的时间变化的强子系统在这个几乎没有探索制度。我们发现,存在一系列的质子密度,防止系统达到稳定状态,而是驱动它,而不是在准周期模式。即使所有的物理参数在时间上保持不变,逃逸的辐射也会表现出极限环。我们扩展我们的分析质子注入率随时间变化的情况下,探索逃逸辐射的变化模式,因为系统移动进出超临界状态。我们研究的相关性,我们的研究结果的提示伽马射线暴发射的变化,并表明,至少在现象学水平上,存在一些有趣的类比。
2018-03-31 astro-ph.HE
Time-dependent lepto-hadronic modeling of the emission from blazar jets with SOPRANO: the case of TXS 0506+056, 3HSP J095507.9+355101 and 3C 279
IceCube(IceCube-170922 A)观测到的极高能量中微子及其与耀变体TXS 0506+056的关联提供了首次对耀变体喷流的多信使观测,证明了质子在其动力学和发射中的重要作用。在本文中,我们提出了SOPRANO(https://www.amsdc.am/soprano),一个新的保守隐式动力学代码,它遵循的各向同性分布函数的时间演变的质子,中子和二次产生的光子和光子对相互作用,以及光子和电子/正电子分布函数的演变。SOPRANO的设计目的是研究相对论源如耀变体和伽马射线暴中的轻子和强子过程。在这里,我们使用SOPRANO模型的宽带光谱TXS 0506+056和3 HSP J095507.9+355101,这是与中微子事件,极端耀斑耀变体3C 279。在强子和混合模型的幌子内解释的SED。我们讨论了我们的假设在喷流功率和中微子通量方面的影响。
2021-10-04 astro-ph.HE
Hadronic supercriticality in spherically expanding sources: application to GRB prompt emission
本研究首次探讨了绝热膨胀源中的强子超临界性(HSC),发现不同膨胀速度会产生多脉冲或单脉冲光变曲线,其能谱由源内电磁级联主导,且MeV峰值的HSC爆发可作为丰富的中微子源,该机制有望通过IceCube-Gen2望远镜验证。
2022-04-17 astro-ph.HE
Hypernova and Gamma-Ray Burst Remnants as TeV Unidentified Sources
我们研究了银河系中作为TeV γ射线源的超新星(hypernova)和伽马射线暴(GRB)遗迹,特别是潜在的TeV不明源的作用,这些源在其他波长没有明确的对应物。我们发现,在TeV的天空中观察到的明亮的源可以占主导地位的GRB/超新星遗迹,即使他们是少于超新星遗迹(SNRs)。如果是这种情况,TeV SNR比从当前观测中推断的更广泛(和更多)。为了与它们作为宇宙射线加速器的作用保持一致,我们讨论了π ^0衰变产生的强子γ射线发射,从β衰变到逆康普顿发射,并提出了第三个新的TeV γ射线发射过程,该过程产生于加速放射性同位素的衰变,如在GRB/超新星中被相对论或半相对论喷流夹带的56 Co。我们讨论了相关的观察签名,可以区分这三种机制。
2009-12-14 astro-ph.HE
Neutrino Counterparts of Fast Radio Bursts
一个发光射电暴FRB 200428的发现,与快速射电暴(FRB)的性质相似,与银河磁星SGR 1935+2154的X射线耀斑重合,支持宇宙学FRB的磁星模型。爆发的X射线与无线电注量比,以及X射线光谱形状和峰值能量,与FRB 200428是超相对论冲击(例如,通过喷射的等离子体团)传播到磁化的富含重子的外部介质中;激波同时通过激波后面加热的电子的热同步辐射产生X射线/伽马射线,并通过同步加速器脉泽机制产生相干无线电辐射。在这里,我们指出,这种重子加载的冲击场景的一个独特的后果是产生的高能中微子,产生的光强子相互作用的相对论性离子-加热或加速的冲击-与热同步光子的重合爆发。我们估计了这些中微子爆发FRB对应物的性质,发现耀斑能量的~ 1 e-8- 1 e-5(或射电各向同性能量的~ 1 e-4-0.1)被引导到具有典型能量~ TeV-PeV的中微子的产生中。最后,我们讨论了探测这个信号与冰立方和未来的高能中微子探测器的前景。
2020-08-31 astro-ph.HE
Fast Radio Bursts from the collapse of Strange Star Crusts
快速射电暴(FRB)是宇宙学距离上的瞬变射电源。对于{非重复FRB},未观察到其他条带中的对应物。在这里,我们建议崩溃的奇怪的星壳作为一个可能的起源FRB。奇异星由几乎相等数量的u、d和s夸克组成,可能被正常强子物质的薄壳包裹。当一颗奇怪的恒星从它的环境中吸积物质时,地壳会变得越来越重。它可能最终崩溃,导致在很短的时间尺度内释放大量的磁能和大量的电子/正电子对。奇异星极冠区的电子/正电子对可以被加速到相对论速度,沿着磁场线流动,形成一个薄壳。当壳层膨胀时,FRB由这些电子的相干发射产生。我们的模型可以解释观测到的FRB的基本特征。
2018-05-14 astro-ph.HE
Hadronic Clues in Quasars Caught by Fermi-LAT
Instituto de Física. Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学物理研究所);Instituto de Astronomía. Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学天文研究所);Instituto de Radioastronomía y Astrofísica. Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学射电天文学与天体物理研究所)
本研究通过分析费米-LAT和冰立方数据,探讨强子过程是否能解释类星体的高能辐射及中微子观测。
2025-12-17 astro-ph.HE
Gamma-ray burst models with general dynamics and fits to Fermi LAT bursts
我们提出了一个耗散光球模型的伽马射线暴,通常带峰周围MeV的能量出现同步辐射从光球周围。我们以一般的方式处理初始加速,GeV发射是光球辐射与减速半径处受冲击电子的相互作用产生的。我们展示了这个模型的一些应用。
2013-09-05 astro-ph.HE
IceCube search for high-energy neutrinos produced in the precursor stages of gamma-ray bursts
虽然伽马射线暴(GRB)曾经被认为是天体物理学中微子的主要来源,但高能光子和中微子之间缺乏任何显着的相关性,导致其中微子通量受到严格限制。以前冰立方对伽马射线暴中微子的搜索通常集中在伽马射线暴的瞬发阶段。然而,在GRB前体阶段的较高密度可能导致更多的强子相互作用,因此是中微子发射的主要时间。我们目前的结果从费米-GBM数据的分析,以确定和表征个人的前兆闪光。连同最新的伽玛暴目录,我们已经通过在线工具提供了我们的结果。发展了一种冰立方分析方法,用于寻找与伽玛暴前兆同时到达的中微子。在本报告中,我们将此分析的灵敏度与以前的IceCube分析进行了比较,并讨论了在发现显著信号的情况下的影响。
2019-08-19 astro-ph.HE
Revealing mysteries in gamma-ray bursts: the role of gluon condensation
本文利用QCD演化方程预言的核子胶子分布,以胶子凝聚机制统一解释了GRB 221009A的GeV-TeV能谱、千新星AT2017gfo的对称爆炸云及GRB 170817A缺少甚高能伽马信号等现象,拓展了强子模型应用并为胶子凝聚提供了新证据。
2024-04-24 astro-ph.HE
Dynamics of Laterally Propagating Flames in X-ray Bursts. I. Burning Front Structure
本文研究了X射线爆炸中通过高度分层燃烧层的横向传播火焰的结构。二维流体动力学模拟火焰传播通过旋转平面平行大气,探索火焰的结构。我们讨论的近似需要捕捉的长度和时间尺度在发挥X射线爆发和描述观察到的火焰加速。我们的研究补充了X射线爆发燃烧的其他多维研究。
2019-12-10 astro-ph.HE
Diffuse emission of high-energy neutrinos from gamma-ray burst fireballs
伽马射线暴(GRB)被认为是冰立方望远镜最近探测到的高能中微子流的可能来源。假设中微子产生的主导机制是轻强子机制,我们重新审视了火球发射模型,并详细阐述了一个分析公式来估计高能中微子从π介子和K介子衰变中的瞬发发射。为此,我们包括强子,辐射和绝热冷却效应,并讨论它们的相关性长(包括高和低光度)和短持续时间的伽玛暴。预期的漫射中微子背景的推导,通过要求伽玛暴高能中微子同行遵循最新的伽马射线光度函数和红移的长,短伽玛暴的演变。虽然专门的堆叠搜索一直不成功,到现在为止,我们发现,伽玛射线暴可以贡献高达百分之几的观测到的冰立方高能量中微子通量的子PeV的能量,假设后者有一个扩散的起源。然而,伽马射线暴,特别是低光度的伽玛射线暴,可能是冰立方高能中微子流的主要来源。虽然高光度和低光度的伽玛暴具有相当的强度,但短持续时间分量的贡献要小得多。我们的研究结果证实了IceCube对GRB搜索的最新结果,并表明在不久的将来,更大的曝光量对于从高光度GRB中检测高能中微子是强制性的。
2015-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Phase transitions in neutron star and magnetars and their connection with high energetic bursts in astrophysics
中子星(NS)中从正常强子物质到夸克物质的相变可能会引起一些有趣的现象。致密星可以在其表面有这样的奇异状态(称为奇异星(SS)),或者它们可以有被强子物质包围的夸克核心,称为混合星(HS)。由于合成的SS/HS的物质状态与初始强子物质不同,它们的质量也不同。因此,这种转换导致巨大的能量释放,有时是$10^{53}$尔格的量级。在目前的工作中,我们研究这种转换释放的定性能量。最近的观测揭示了某些恒星的巨大表面磁场,称为磁星。如此巨大的磁场可以修改描述恒星的物质状态方程。因此,磁星的质量不同于正常的NS。中子磁星(NM)向奇异磁星/混合磁星(SS/HS)转换过程中释放的能量与正常NS向SS/HS转换过程中释放的能量不同。本文计算了磁星相变过程中的能量释放。NS到SS/HS转化过程中释放的能量超过NM到SM/HM转化过程中释放的能量。在NS转化为SS的过程中释放的能量总是$10^{53}$尔格的量级。在这种转换过程中释放的能量只能与在伽马射线暴(GRB)期间观察到的能量进行比较。在NM到HM转换过程中释放的能量要小几倍,并且不太可能在宇宙学距离上为GRB提供动力。然而,磁星更有可能从磁极失去能量,并可能产生巨大的耀斑,这通常与磁星有关。
2013-12-05 astro-ph.HE nucl-th
Fermi-LAT Observations of Gamma-Ray Bursts
费米伽马射线太空望远镜(英语:Fermi Gamma-ray Space Telescope)的大面积望远镜(英语:Large Area Telescope)是一个对转换望远镜,对超过40个能量十年的伽马射线敏感,介于20 MeV和300 GeV之间。LAT与伽马射线暴监测器(GBM)-任务上的另一种仪器-协同作用,在研究伽马射线暴(GRB)方面,在光谱覆盖范围、有效面积和仪器死时间方面具有前所未有的灵敏度。我们将回顾GRB的Fermi-LAT观测的主要结果,介绍GeV能区GRB的主要性质。
2009-07-03 astro-ph.HE
Hadronic Models for the Extra Spectral Component in the short GRB 090510
由{ \it Fermi}探测到的短伽马射线暴GRB 090510显示出10 MeV和30 GeV之间的额外光谱分量,这是对更常见的低能($<10$ MeV)带分量的补充。一般来说,这种额外的成分可能来自加速的质子。特别是,逆康普顿发射从次级电子-正电子对和质子同步辐射的竞争模型再现的硬光谱的额外的GRB 090510的组件。在这里,使用蒙特卡罗模拟,我们测试强子的情况下对观察到的属性。为了用这些模型再现GeV附近的额外分量,质子注入各向同性等效光度需要大于$10^{55}$ erg/s。如此大的质子亮度对强子模型是一个挑战。
2009-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma-ray Burst Theory in the Fermi Era
费米卫星上的大面积望远镜(LAT)只在费米伽马射线暴监测器(GBM)探测到的8 keV-40 MeV长伽玛射线暴(GRB)中的一小部分中探测到20 MeV以上的辐射。LAT探测到的这些爆发是最明亮的GBM爆发之一。LAT检测到的发射似乎比GBM检测到的发射延迟。在这篇评论中,我将展示这些LAT观测对GRB模型的主要影响,并讨论费米望远镜和其他望远镜之间协同作用的重要性。
2013-03-07 astro-ph.HE
Prompt optical observations of Fermi-LAT bursts and GRB 090902B
对伽马射线暴(GRB)高能辐射的观测限制了与这些高能宇宙爆炸相关的极端物理条件。费米伽马射线太空望远镜(英语:Fermi Gamma-ray Space Telescope)上的大面积望远镜(LAT)是一个对转换望远镜,观测能量从30 MeV到> 300 GeV的能量量子。LAT与伽马射线暴监测器(GBM)的协同作用将能量覆盖范围扩大到约7.5十年,这对于研究伽玛射线暴发射本身非常有用。即时光学观测及其与LAT能量光子发射的可能相关性有助于我们理解这些事件背后的物理机制。ROTSE-III望远镜的快速响应时间和大视场使余辉观测费米爆发成为可能,局部误差约为1度。例如,GRB 090902 B在爆发后约4803 s开始观察。这是有史以来最早的地面光学探测,用于LAT感测的长时间爆发。ROTSE探测将GRB 090902 B的光学余辉归类为最明亮的余辉之一。
2009-12-15 astro-ph.HE
Resonant oscillations of GeV - TeV neutrinos in internal shocks from gamma-ray burst jets inside the stars
在伽马射线暴(GRB)的前身源内部的准直喷流中产生的高能中微子与冰立方探测到的事件有关。这些中微子是由费米加速的质子与热光子和内部冲击中的强子相互作用产生的,是喷流没有爆发或失败时的唯一标志。考虑到光子场在keV能量下是热化的,以及磁场在整个激波区(观测坐标系中宽度为$10^{10} - 10^{11}$ cm)保持稳定值的标准假设,我们研究了内激波中产生的热等离子体和磁化等离子体对中微子振荡的影响.我们计算了中微子的有效电位产生的等离子体,恒星的信封的影响,和真空的路径上到地球。通过考虑这三个影响,两个(太阳,大气和加速器参数)和三个中微子混合,我们表明,虽然GeV-TeV中微子可以共振振荡从一个味道到另一个,一个不显著的偏离标准的味道比(1:1:1)可以预期在地球上。
2015-04-01 astro-ph.HE
The LAT Low-Energy technique for Fermi Gamma-Ray Bursts spectral analysis
费米大天区望远镜(LAT)的数据分析的基础上的事件重建和分类,到目前为止,仅限于事件的测量能量大于100兆电子伏。本文提出了一种不同于标准LAT分析的新技术,用于恢复~30 MeV ~ 100 MeV的伽马射线暴(GRB)瞬发辐射信号。填补伽马射线暴监测器(GBM)和LAT工作的能量范围之间的空白对于更好地约束伽玛暴的高能谱是重要的。介绍了LAT低能(LLE)技术,首次性能研究,以及两个费米伽玛暴的初步光谱重新分析。
2010-03-26 astro-ph.HE
GRB 090926A and Bright Late-time Fermi LAT GRB Afterglows
GRB 090926A是由费米伽马射线太空望远镜上的GBM和LAT仪器探测到的。在初始触发后约13小时开始迅速的后续观察。光学余辉在触发后近23天被检测到,将其置于长寿命类别。余辉特别令人感兴趣,因为它在后期的亮度,以及在T0+10^5 s及以后的光学耀斑的存在,这可能表明后期的中央发动机活动。LAT总共探测到了16个伽玛暴,其中9个伽玛暴,包括GRB 090926A,也被雨燕观测到。在雨燕观测到的9个LAT爆发中,有6个被UVOT探测到,其中5个爆发具有明亮、长寿命的光学余辉。相比之下,雨燕已经运行了5年,探测到了近500个爆发,但只有约30%的爆发的光学余辉寿命超过10^5秒。我们已经计算了预测的伽马射线通量,正如BAT在Swift上所看到的那样,LAT爆发,以确定与BAT触发的爆发相比,这种高比例的长寿命光学余辉是否是独特的。我们发现,除了短爆发GRB 090510A,预测的BAT注量表明LAT爆发比所有雨燕爆发的88%更有活力,也有比平均更明亮的X射线和光学余辉。
2010-04-28 astro-ph.HE
Limits on the GeV Emission from Gamma-Ray Bursts
费米卫星上的大面积望远镜(LAT)只在费米伽马射线暴监测器(GBM)探测到的8千电子伏至10兆电子伏的长伽马射线暴(GRB)的一小部分中探测到30兆电子伏以上的辐射。LAT探测到的这些爆发是最明亮的GBM爆发之一。我们研究了一个样本的最明亮的GBM突发没有LAT检测,并获得其高能量通量的上限。我们发现,在$T_{90}$和GeV的注量在第一个600秒后的平均上限比为0.45 GeV的注量的LAT/GBM注量比的平均上限为0.13。这些比率强烈地限制了各种排放模型,特别是排除了用于即时排放的SSC模型。在大约三分之一的LAT检测到和LAT未检测到的爆发,我们发现,外推的MeV范围带谱的GeV范围是大于观测到的GeV通量(或其上限)。虽然这种过量对于任何特定的爆发都不是非常显著的,但是在大部分爆发中的总体过量表明至少在这些爆发中的一些爆发中的高能谱斜率下降。这可能是长期追求的对创造极限的证据。
2011-06-13 astro-ph.HE
X-ray and Optical Plateau Following the Main Bursts in Gamma-Ray Bursts and SNe II-P: A hint to the similar late injection behavior?
我们分析了伽马射线暴(GRB)的X射线余辉光变曲线和II型超新星(SNe IIP)的光学光变曲线中的发射平台,以研究它们是否具有相似的晚期能量注入行为。我们发现,这两种现象的迅速爆炸和高原之间的辐射热能量(或光度)的相关性是相似的。II型超新星位于伽玛暴的低能端。瞬发相E_{\rm expl}(或L_{\rm expl})和平台相E_{\rm plateau}(或L_{\rm plateau})的辐射热能量(或光度)具有E_{\rm expl} E_{\rm plateau} E_{\rm plateau} ^{0.73 \pm 0.14}和L_{\rm expl} \propto L_{\rm plateau} ^{ \sim 0.70}的关系。这些结果可以指示类似的后期能量注入行为,以再现在两种现象中观察到的平台的平台。
2013-03-12 astro-ph.HE
Gamma Ray Bursts in the HAWC Era
伽玛射线暴是宇宙中能量最大的爆炸,也是最有希望探测多种非电磁信号的方法之一,包括宇宙射线、高能中微子和引力波。伽马射线暴的多GeV到TeV的伽马射线范围可能有强子相互作用的重要贡献,与更传统的轻子贡献混合。这个能量范围对于探测源物理,包括总体能量学、冲击参数和洛伦兹因子是重要的。我们讨论了该领域的一些最新观测和理论发展。
2015-06-08 astro-ph.HE hep-ph
Hadronic supercriticality as a trigger for GRB emission
我们探索了一个单区强子模型,该模型可以用最少的自由参数再现$γ$射线暴(GRB)的瞬发辐射。假设只有伽玛暴是有效的高能质子加速器,没有从头算光子场的存在下,我们调查的条件下,系统成为超临界,即有一个快速的,非线性的能量转移从质子到二次粒子发起的自发淬灭质子产生的$γ$ -射线。我们首先分析表明,过渡到超临界时发生的质子注入紧凑性超过一个临界值,这有利于高质子注入光度和大范围的散装洛伦兹因子。超临界的性质,然后研究与时间相关的数值代码,同时解决耦合方程的质子,光子,电子,中子和中微子的分布。对于驱动系统深入到超临界的条件,我们发现,由于冷却对的康普顿化,光子光谱获得带状形状,并且从质子到$γ$ -射线和中微子的能量转移效率高,达到$\sim 0.3$。虽然一些问题,其完全适应伽玛射线暴提示排放仍然开放,超临界被认为是一个有前途的过程在这方面。
2014-07-10 astro-ph.HE
External Shock in a Multi-Bursting Gamma-ray Burst: Energy Injection Phase induced by the Later Launched Ejecta
伽马射线暴(GRB)的中心发动机可能是间歇性的,并发射几个事件的喷出物分开了一个很长的静止间隔。在这种情况下,由于第一次发射的喷出物传播到环爆介质中而形成外部冲击,并且随后发射的喷出物可能在后期与外部冲击相互作用。由于内部耗散,可以在稍后的时间观测到较晚发射的喷出物($t_{\rm{jet}}$)。本文研究了$t_{\rm{b}}$与$t_{\rm{jet}}$的关系,其中$t_{\rm{b}}$是后来发射的喷出物与形成的外激波的碰撞时间。发现$t_{\rm{b}}$和$t_{\rm{jet}}$的关系取决于后发射的喷出物的体洛伦兹因子($Γ_{\rm{jet}}$)和环爆介质的密度($ρ$)。如果$Γ_{\rm{jet}}$或$ρ$的值较低,则$t_{\rm{b}}$将显著大于$t_{\rm{jet}}$。但是,如果$Γ_{\rm{jet}}$或$ρ$的值非常大,则可以找到$t_{\rm{b}}\sim t_{\rm{jet}}$。我们的结果可以解释伽玛暴中光辐射相对于$γ$ -射线/X-射线辐射的大滞后,例如,GRB~111209A。对于有前兆的伽玛暴,我们的结果表明,能量注入到外部冲击,因此可能会出现一个以上的外部反向冲击在主要的即时发射阶段。根据我们的模型,我们估算了GRB~ 160625 B中第二次发射的喷出物的洛伦兹因子。
2017-12-04 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
Achromatic late-time variability in thermonuclear X-ray bursts - an accretion disk disrupted by a nova-like shell?
利用Rossi X射线定时探测器在2S 0918-549的吸积中子星上探测到一次不寻常的爱丁顿极限热核X射线爆发。爆发开始与一个简短的(40毫秒)的前体,并保持近爱丁顿通量在最初的77秒。这些特征表明,从中子星表面的一个新星般的驱逐壳。从爆发的122秒开始,爆发显示出强烈的(87 +/- 1%峰-峰振幅)消色差波动持续60秒。我们推测,波动是由于汤普森散射的完全电离的不均匀性在一个重新安置的吸积盘,被破坏的超爱丁顿通量的影响。膨胀的壳层可能是涨落的必要先决条件。
2010-09-27 astro-ph.HE
Magnetically and Baryonically Dominated Photospheric Gamma-Ray Burst Model Fits to Fermi LAT Observations
我们考虑伽马射线暴模型,其中辐射主要由光球区提供MeV波段光谱,和外部冲击区负责通过逆康普顿散射的GeV辐射。我们通过一个加速定律Gamma \propto r^μ来参数化初始动力学,其中μ在1/3和1之间,以表示极端磁主导和重子主导区域之间的范围。我们比较这些模型,几个明亮的费米LAT爆发,并表明,时间积分和时间分辨光谱,在可用的情况下,可以很好地描述这些模型。我们讨论了这些拟合的参数,并讨论了这两个模型的相对优点和缺点。
2012-12-24 astro-ph.HE
Origin Of The High Energy Cosmic Neutrino Background
冰立方最近发现的极高能地外中微子的扩散背景与宇宙射线在银河系星际介质中相互作用的预期以及宇宙射线在源附近和星系际介质中的强子相互作用的预期是一致的,这些宇宙射线被产生伽马射线暴(GRB)的喷流加速。
2014-10-17 astro-ph.HE
On the Late-Time Spectral Softening Found in X-ray Afterglows of Gamma-Ray Bursts
在某些伽马射线暴(GRB)的晚期X射线余辉中,发现了强烈的光谱软化现象。由于对某些X射线余辉的时间和光谱演化的全面成功的预测,环爆尘埃介质周围的X射线散射方案得到了前人工作的支持。为了进一步研究观测到的谱软化特征,我们对Swift的X射线望远镜(XRT)观测到的X射线余辉进行了系统的搜索,收集到了12个具有明显晚期谱软化的伽玛暴。我们发现尘埃散射可能是这些X射线余辉的时间和光谱特征的主导辐射机制。对于一些观测良好、数据质量较高的爆发,考虑周围介质对X射线的吸收,可以在散射情况下得到较好的时间分辨谱。我们还发现,在光谱软化的幂律指数在高能量端的光谱并没有变化很大。光谱软化主要表现为谱峰能量不断向软端移动。
2016-01-05 astro-ph.HE
Quark deconfinement in the proto-magnetar model of Long Gamma-Ray Bursts
我们调查的夸克解除禁闭的现象学的长伽马射线暴的重点,特别是对可能性,以描述多个提示发射阶段的背景下,原磁星模型的可能性。从完全广义相对论中旋转强子星和夸克星的数值模型出发,通过重子数和角动量守恒将两族联系起来,跟踪强子和夸克相中电磁自旋的下降演化。我们估计的时间尺度和能量参与的自旋过程中推导,在相关的自旋范围内,初始和最终的质量和旋转能量之间的关系,每当强子夸克转换是可能的。我们展示了如何将结果用于相关的天体物理的情况下,如双爆发GRB 110709B。
2016-06-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Test of the hadronic interaction models at around *10 TeV with Tibet EAS core data
自2009年5月以来,ASγ合作在中国西藏开始了一项混合实验,该实验由爆发探测器网格(YAC,羊八井空气簇射核心阵列)和西藏空气簇射阵列(Tibet-III)组成。YAC的第一步,称为YAC-I,包含16个探测器单元,并在距离簇射轴数米的空气簇射核心中观测高能电磁粒子,Tibet-III阵列测量空气簇射的总能量和到达方向。YAC-I通过对空气簇射堆芯的多参数测量,检验了目前用于空气簇射模拟的强子相互作用模型,如QGSJET、SIBYLL、EPOS等。在本文中,我们使用了从2009年5月1日到2010年2月23日由YAC-I收集的数据集。用于本分析的有效生存时间为169.65天。本文报道了10 TeV能区相互作用模型检验的初步结果。
2013-03-13 astro-ph.HE hep-ex
Gravitational waves or deconfined quarks: what causes the premature collapse of neutron stars born in short gamma-ray bursts?
我们利用18个短伽马射线暴的X射线余辉推断了长寿命中子星坍缩成黑洞的时间。然后,我们应用层次推理来推断中子星状态方程和主导的自旋下降机制的属性。我们测量的最大非旋转中子星质量$M_\mathrm{TOV} = 2.31 ^{+0.36}_{-0.21} M_{\odot}$和约束的残余物自旋下降的部分主要通过引力波发射到$η= 0.69 ^{+0.21}_{-0.39}$与$68 \%$的不确定性。这种方法原则上可以确定强子态方程和夸克态方程的区别。然而,在实践中,这些数据还没有提供足够的信息,表明这些中子星在$1σ$水平上没有强子状态方程。这些推论都依赖于由中子星合并产生的短伽马射线暴的原始质量分布。最近宣布的对GW 190425的引力波探测表明,这种潜在的分布与当地测量的双中子星的分布不同。我们发现,$M_\mathrm{TOV}$和$η$的约束依赖于二进制合并,形成通过一个分布与当地测量的人口和分布,可以解释GW 190425的分数。从后一种分布形成的双星越多,需要的$M_\mathrm{TOV}$就越大,以满足X射线观测。我们上面的测量结果在这个未知的分数上被边缘化了。相反,如果我们假设GW190425不是一个双中子星合并,即双中子星的基本质量分布与当地观察到的相同,我们测量$M_\mathrm{TOV} = 2.26 ^{+0.31}_{-0.17} M_{\odot}$…
2020-03-20 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Let there be neutrons! Hadronic photoproduction from a large flux of high-energy photons
本文提出在高能光子环境中通过光强子反应在原位产生中子,并证明该机制可使伽马射线暴等场所成为中子俘获核合成的有利地点。
2025-07-04 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Testing High-latitude Curvature Effect of Gamma-Ray Bursts with {\it Fermi} Data: Evidence of Bulk Acceleration in Prompt Emission
当一个伽马射线暴(GRB)发射体突然停止发射时,观测者会接收到相对于视线而言来自高纬度的快速衰减的发射,这被称为"曲率效应“。从GRB瞬时发射光变曲线中识别这种发射将限制中央发动机的瞬时发射半径和GRB喷流的组成。我们执行一个专门的搜索高纬度的排放(HLE)通过光谱和时间分析的单脉冲爆发的样本检测到的伽马射线暴监测器上的{ \it费米}卫星。我们确定HLE从一个子样本的爆发和约束的发射半径是$R_{\rm GRB} \sim (10^{15}-10^{16})$厘米从中央引擎。一些爆发的HLE衰减速度比预测的恒定洛伦兹因子喷流,这表明发射区正在经历加速在提示发射。这支持坡印亭通量占主导地位的射流组成这些突发。这一结论与前人的瞬发光谱滞后模拟和X射线耀斑的HLE分析结果一致。
2021-12-17 astro-ph.HE hep-ph
Gravo-thermal catastrophe in gravitational collapse and energy progenitor of Gamma-Ray Bursts
我们研究了恒星核的同系坍缩、强子碰撞弛豫的维里定理和强子碰撞的光子产生。因此,我们显示的重力热动力学过程,将引力能转换为光子能量。这个过程在能量和熵上都是有利的。采用重子总数守恒、能量动量守恒的欧拉方程和引力势的泊松方程来描述同源核坍缩。维里定理决定了强子碰撞从引力势获得的能量。强子光子产生率决定光子的能量密度。宏观和微观过程的时间尺度进行了研究,以验证近似。结果表明,不透明的光子对球的形成,其总能量,大小,温度和数密度,占伽马射线暴祖源的主要能量特征。我们得到了这些量的内在相关性。它们只取决于恒星核心的平均热指数。我们讨论了用观测数据对抗它们的可能性。
2021-07-23 astro-ph.HE nucl-th physics.plasm-ph
Fermi-LAT observations of GRBs with weak LAT emission
本文介绍了费米望远镜(Fermi)上的伽马射线暴监测器(GBM)和大面阵望远镜(LAT)探测到的三个伽马射线暴(GRB)的分析结果:两个长GRB 080825 C和GRB 090217,以及第一个短GRB 081024 B。LAT在100 MeV以上观测到的GRB 081024 B的发射相对于GBM触发延迟,并且在低能量事件之后显著延长。在这次爆发和GRB 080825 C中观察到了光谱硬化的一些迹象,可能与后期出现的一个独立的更硬的成分有关。相反,GRB 090217没有表现出任何明显的特征。与其他明亮的LAT检测到的爆发(例如GRB 080916 C和GRB 090510)一起,这些观测有助于对GRB属性进行分类,并对负责其在最高能量下发射的加速机制提供新的见解。
2010-02-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Muon Acceleration in Cosmic-ray Sources
许多超高能宇宙射线产生的模型涉及位于伽马射线暴磁星或其他来源的直线加速器的加速。这些源模型需要非常高的加速梯度,$10^{13}$ keV/cm,最小梯度由源的长度设置。在1.6 keV/cm以上的梯度下,强子相互作用产生的μ子在衰变前会经历显著的加速。这种加速使中微子能谱变硬,并大大增加了高能中微子通量。我们排除了许多模型的线性加速,设置强约束等离子体尾场加速器和模型的来源,如伽马射线暴和磁星。
2012-08-09 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex