Synchrotron emission in GRBs observed by Fermi: Its limitations and the role of the photosphere
有人提出，伽马射线暴中的瞬发辐射由几个分量组成，从而产生所观测到的谱形。在这里，我们研究了8个最明亮的，单脉冲{ \it费米}爆发的光谱建模，使用同步辐射作为组件之一的样本。其中五个爆发需要额外的光球成分（黑体）。特别是，我们调查的喷气机的推断属性和物理要求所设置的观察到的组件，这五个突发，在重子为主的外流的背景下，由强烈的光球组件的动机。我们发现类似的射流属性的所有五个突发：批量洛伦兹因子单调下降的脉冲和谎言之间的1000和100。这种演变是强大的，既不能解释为一个不同的辐射效率，也不是一个不同的磁化强度的射流假设光球半径是以上的滑行半径。这种行为挑战了几种耗散机制，例如，内部冲击。此外，在所有8种情况下，数据清楚地拒绝了快速冷却的同步加速器光谱（其中发射电子的显着部分已冷却到低于最小注入能量的能量），推断出一个典型的电子洛伦兹因子$10^4 - 10^7$。这些数值远远高于内部冲击的通常预期值。因此，虽然同步加速器方案没有被数据拒绝，但解释确实存在一些需要解决的限制。最后，我们指出并讨论替代解释。
2015-11-23 astro-ph.HE
Evidence of Photosphere Emission Origin for Gamma-Ray Burst Prompt Emission
伽马射线暴瞬发辐射的物理起源（光球还是同步辐射）在50年后仍有争议。首先，我们发现了15个瞬发效率最高的长伽玛暴的许多观测特征$ε_γ$（$ε_{γ}\gtrsim 80\%$），强烈支持光球（热）发射起源：（1）$E_{\text{p}}$和$E_{\text{iso}}$之间几乎是$E_{\text{p}}\propto (E_{\text{iso}})^{1/4}$关系，色散很小;（2）X射线余辉光变曲线呈简单的幂律形状，光学余辉光变曲线中存在明显的逆激波信号，（3）时间积分谱的截止幂律模型拟合最好;（4）观测（用$E_{\text{iso}}/E_{k}$）和光球发射模型（用$η/Γ$）的一致性效率。然后，我们进一步研究了两个不同的样品（$ε_{γ}\gtrsim 50\%$和$ε_{γ}\lesssim 50\%$）的长伽玛暴的特征。结果表明，$E_{\text{p}}$和$E_{\text{iso}}$的不同分布，以及X射线余辉的观测效率和理论预测效率（瞬发或光学余辉）的相似性，都很好地符合光球层发射模型的预测。此外，基于相同的效率，我们推导出一个很好的相关性的$Γ\propto E_{\text{iso}}^{1/8}E_{\text{p}}^{1/2}/(T_{90})^{1/4}$估计$Γ$。最后，对于短伽玛暴，$E_{\text{p}}$和$E_{\text{i…
2022-12-12 astro-ph.HE
The peak energy of dissipative GRB photospheres
如果在光球下区域有足够的能量耗散，则在超相对论流的透明半径处释放的辐射可以解释观测到的伽马射线暴（GRB）的性质。在这里，我调查的E*f（E）谱的峰值能量和它的整体形状取决于各种“耗散光球”的射流的属性。我发现，持续的能量释放，导致电子加热在很大的距离可能是解释伽玛射线暴发射的关键。在这幅图中，光谱的峰值形成在几十的汤姆逊光学深度处。峰值主要取决于流量的体积洛伦兹因子Gamma，因此，可以用来确定它。伽玛的范围从10到1000的X射线闪光的最明亮的观察到的伽玛暴与最近的观测推断一致。如果最亮的爆发是最轻的重子爆发，那么阿马蒂关系就可以理解。从这个解释的中央引擎的伽玛射线暴排放的影响进行了讨论。
2012-03-19 astro-ph.HE
Low Energy Spectral Index and $E_{p}$ evolution of Quasi-thermal Photosphere Emission of Gamma-Ray Bursts
费米卫星最近的观测表明，光球发射分量对许多伽玛暴的观测光谱有贡献。一个重要的问题是光球成分是否能够解释具有典型低能光子谱指数$α\sim -1$的伽玛暴的典型“带”函数。我们通过逐步引入几个以前没有完全结合的物理成分来详细研究光球发射光谱，包括动态演变光球位置的概率分布，连续风中等到达时间“体积”的发射叠加，有限但不断演变的外边界风的光学深度的演变，以及不同顶帽风光度（$L_w$）廓线的影响。通过假设光球中出现一个共同运动的黑体光谱，我们发现，对于一个恒定的或增加的$L_w$流出，低于峰值能量（$E_{p}$）的低能光谱，可以修改为$F_ν\sim ν^{1.5}$（$α\sim +0.5$）。在$L_w$减少阶段或高纬度发射主导阶段期间，可以获得较软（$-1<α<+0.5$）或平坦（$α=-1$）的光谱。在这个光球模型中，我们还研究了$E_{p}$随风和光球光度的演化。如果在无量纲熵$η$和$L_w$之间引入一定的正相关性，则可以再现$E_p-L$跟踪图案。然而，硬到软的演变模式不能复制，除非人为的条件被调用。为了解释能带谱，需要更复杂的光球模型或不同的能量耗散和辐射机制。
2014-02-21 astro-ph.HE
Polarization of gamma-ray bursts in the dissipative photosphere model
伽马射线暴（GRB）的MeV谱峰可以用耗散的相对论性喷流的光球辐射来解释。观测到的非黑体光谱表明，次光球耗散涉及热等离子体加热和注入的非热粒子，通过逆康普顿散射和发射的同步辐射迅速冷却。在光球周围和上面发射的同步加速器光子预计将主导GRB光谱的低能部分，从能量低于MeV峰值的大约十年开始。我们表明，这导致了一个独特的极化签名：伽玛射线暴极化上升向较低的能量。我们计算了伽玛暴辐射的偏振度作为光子能量的函数的一个通用的喷流模型，并显示预测的伽玛暴990123，090902B和110721A。预期的极化在X射线波段是显著的，特别是对于类似于GRB 090902B的爆发。只要喷流在角标度$δθ\gtrsim Γ^{-1}$上近似均匀，MeV峰值（和更高能量）的辐射就是非极化的，其中$Γ$是喷流的体积洛伦兹因子。
2016-11-04 astro-ph.HE
Observational signatures of sub-photospheric radiation mediated shocks in the prompt phase of GRBs
在GRB外流光球层下方形成的激波是由上游流体平流进入激波的辐射的康普顿散射介导的。这种激波的特征尺度（几个汤姆逊深度）比任何动力学尺度都大几个数量级，因此，与无碰撞激波不同，辐射介导的激波不能将粒子加速到非热能。从伽玛射线暴喷流光球层中出现的激波所发出的光谱反映了激波下游的温度分布，激波过渡层本身在最高能量下可能有贡献。本文研究了伽玛暴瞬发相辐射介导激波的性质，计算了激波爆发后激波流体的时间积分谱。我们表明，从一个单一的冲击时间积分发射表现出突出的热峰，与峰值的位置取决于冲击速度剖面。我们还指出，多次冲击发射可以产生一个频谱，模仿带谱。
2012-06-27 astro-ph.HE
Photosphere emission in the X-Ray Flares of Swift Gamma-Ray Bursts and Implications for the Fireball Properties
伽马射线暴的X射线耀斑通常在软X射线波段观测到，光谱覆盖范围有限。在本文中，我们提出了一个分析的32 GRB X射线耀斑，同时观察到的BAT和XRT在船上的斯威夫特任务，因此，联合光谱分析与更广泛的光谱覆盖范围是可能的。结果表明，19个耀斑的联合光谱符合吸收的单次幂律或带函数模型。更有趣的是，其他13个X射线耀斑的联合谱都是用吸收的单次幂律模型加上一个黑体（BB）分量拟合的。从现象上看，这13个耀斑的观测光谱类似于几个具有热分量的伽玛暴，但只是具有低得多的$kT=1\sim 3$ keV的温度。假设热辐射是伽玛暴火球的光球辐射，我们导出了13个有红移测量的耀斑的火球性质，如外流的体洛伦兹因子$Γ_{\rm ph}$。导出的$Γ_{\rm ph}$的范围从$50$到$150$，并找到了$Γ_{\rm ph}$与热发射光度的关系，这与对瞬发γ射线发射导出的$Γ_0-L_{\rm iso}$关系是一致的。我们从伽玛暴和X射线耀斑的喷流成分和辐射机制等方面讨论了这些结果的物理意义。
2014-09-18 astro-ph.HE
Hints of the jet composition in gamma-ray bursts from dissipative photosphere models
我们提出了一个模型伽马射线暴耗散光球提供了通常的光谱峰值附近MeV的能量伴随着一个次主导的热分量。我们以一般的方式处理喷流的初始加速，考虑到磁场和重子主导的外流。在这个模型中，GeV的辐射与费米LAT观测到的伽玛暴，产生的光球辐射和冲击电子在减速半径的相互作用。通过最近发现的热峰和非热峰之间的相关性，在个别爆发，我们能够推断是否喷流坡印廷通量或重子为主。
2015-06-18 astro-ph.HE
Neutrino constraints and detection prospects from gamma-ray bursts with different jet compositions
本文通过四个特殊伽马射线暴研究不同喷流成分下的中微子辐射，发现仅GRB 211211A可在耗散光球模型下被有效限制，并评估了IceCube-Gen2对高能中微子的探测前景。
2024-11-24 astro-ph.HE
Clustering of gamma-ray burst types in the Fermi-GBM catalogue: indications of photosphere and synchrotron emissions during the prompt phase
人们提出了许多不同的物理过程来解释伽马射线暴（GRB）中的瞬发伽玛射线辐射。虽然有两个爆发的光球和同步辐射源的例子，这些不同的光谱外观还没有推广到大样本的伽玛暴。在这里，我们寻找签名的不同的发射机制，在完整的费米伽马射线太空望远镜GBM目录。我们使用高斯混合模型来聚类爆发，根据它们的参数从带函数（$α$，$β$，和$E_{pk}$）以及它们的通量和$T_{90}$。我们发现了五个不同的集群。我们进一步认为，这些集群可以分为爆发的光球起源（2/3的所有爆发，分为3个集群）和爆发的同步辐射源（1/3的所有爆发，分为2个集群）。例如，主要包含短爆发的星团与光球发射源一致。我们讨论了几个原因，可以确定哪个集群的爆发属于：射流耗散模式和/或射流内容，或视角。
2017-12-05 astro-ph.HE
A Photosphere-Internal Shock Model of Gamma-Ray Bursts: Case Studies of Fermi/LAT Bursts
径向不均匀的伽马射线暴（GRB）喷流释放可变的光球辐射，并可能有内部冲击发生在光球之上。我们建立了一个包含内激波中电子（和正电子）的康普顿上散射光球（UP）辐射的GRB光球辐射模型，发现在<1 MeV时光球辐射可能对应于传统的（能带）辐射，在> 10 MeV时UP辐射可能对应于Fermi/LAT观测到的高能辐射。在某些情况下，这两种成分可以在光谱中分离，或者在其他情况下可以模拟平滑的宽带光谱。我们将我们的配方应用于研究充分的长和短LAT GRB，GRB 080916 C，GRB 090902 B和GRB 090510，通常会找到合理的参数来拟合时间分箱光谱，尽管需要微调几个参数。所观察到的延迟的高能量发射相对于兆电子伏的排放是大的相比，可变时间是不太可能是由于简单的运动学效应的非演变射流。这些延迟可能归因于射流的物理参数的时间演化，因此延迟时间尺度可以提供一个潜在的工具，用于研究伽玛暴射流本身及其祖先的结构。由费米数据推断的长短暴延迟时标的差异可能是由于长短暴的前身源不同。这个模型的其他一些属性和后果进行了讨论，包括时间之间的相关性提示光学，软X射线，以及不同的高能量分量以及带分量。
2011-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing a model for subphotospheric dissipation in GRBs: fits to Fermi data constrain the dissipation scenario
有人认为，伽马射线暴（GRB）中的瞬发辐射可以用热火球中光球的辐射来描述。这些模型必须通过直接将其与数据拟合来进行测试。在这项工作中，我们使用费米伽玛射线太空望远镜的数据，并考虑一个特定的光球模型，其中动能的低磁化外流耗散本地的内部冲击下面的光球。我们构造了一个表模型与物理动机的参数空间，并适合它的时间分辨光谱的36个最明亮的费米伽玛暴与已知的红移。我们发现，约三分之二的检查光谱不能描述的模型，因为它通常低于预测所观察到的通量。然而，由于样本强烈偏向于明亮的伽玛暴，我们认为，这部分将显着降低时，考虑到整个人口。从成功的拟合，我们发现，该模型可以重现整个范围内的光谱斜率存在于样品中。对于这些情况，我们还发现耗散始终发生在半径为$\sim 10^{12}$ cm处，并且仅需要百分之几的效率。此外，我们发现火球光度与洛伦兹因子之间存在正相关关系。这种相关性先前已通过独立方法报道。我们的结论是，如果伽玛射线暴光谱是由于光球发射，耗散不能只考虑我们在这里的具体情况。
2019-01-21 astro-ph.HE
Observational evidence of dissipative photospheres in gamma-ray bursts
伽马射线暴（GRB）光球的辐射可以产生多种光谱形状。光谱可以保持普朗克函数的形状，也可以加宽并具有带函数的形状。GRB 090902 B的研究最好地说明了这一事实：主要的伽马射线光谱分量最初接近普朗克函数，这只能用喷流光球的发射来解释。后来，同一个组件演变成一个更广泛的Band函数。因此，这次爆发提供了观测证据，证明光球层可以产生非热光谱。我们表明，这种扩大是最自然的解释，在射流的亚光球耗散。展宽主要取决于耗散的强度和位置、磁场强度以及热光子和电子的能量密度之间的关系。我们认为，在GRB 090902 B中观察到的光谱形状的演变是由于大量的洛伦兹因子的流动，导致主要的耗散成为亚光球减少。这种流动参数的变化也可以解释观测到的谱峰能量和低能幂律斜率α之间的相关性，这种相关性通常在伽玛暴中观测到。我们的结论是，光球发射确实可能是一个无处不在的功能，在伽玛暴的提示阶段，并在创建不同的光谱形状和光谱演化的观察发挥了决定性的作用。
2011-03-03 astro-ph.HE
Black hole to photosphere: 3D GRMHD simulations of collapsars reveal wobbling and hybrid composition jets
长持续时间的$γ$射线暴（GRB）伴随着大质量恒星的坍缩，并携带着关于中央引擎的信息。然而，没有3D模型能够跟踪这些喷流从黑洞（BH）到光球的诞生。我们提出了第一个这样的3D广义相对论磁流体动力学模拟，跨越6个数量级的空间和时间。坍缩的恒星包层形成了一个吸积盘，吸积盘将黑洞周围积累的磁通量向内拖曳，在动力学上变得重要，并发射双极喷流。喷流以$\sim10^{12}$ cm到达光球层，具有一个张开角$θ_j\sim6^\circ$和一个洛伦兹因子$Γ_j\lesssim 30$，解除了恒星的$\gtrsim90\%$束缚。我们发现：（i）盘喷系统自发地发展相对于BH旋转轴的不对准。因此，喷流以一个角度$θ_t\sim12^\circ$摆动，这可以自然地解释伽玛暴光变曲线中的静止时间。探测$θ_j+θ_t$的有效张开角表明，固有伽玛射线暴率比标准估计低一个数量级。这表明，成功的伽玛暴可能比目前认为的要罕见，并且只出现在$\sim 0.1\%$的超新星Ib/c中，这意味着大多数超新星Ib/c的祖先中没有发射或阻塞喷流。(ii)喷流中的磁能由于与恒星的混合而减少，导致喷流在光球中具有磁和热成分的混合成分，其中气体的$\sim 10\%$保持磁化$σ\gtrsim 0.1$。这表明光球分量和重联都可能在瞬发中起作用。
2022-06-21 astro-ph.HE
Interpretation and implication of the non-detection of GeV spectrum excess by Fermi gamma-ray Space Telescope in most GRBs
自2008年6月11日费米伽马射线太空望远镜发射以来，迄今为止仅在六次伽马射线暴（GRB）中发现了高能辐射。在这项工作中，我们表明，几乎所有的GRB的GeV谱过剩检测的缺乏，虽然有点令人惊讶，可以很好地理解内的标准内部冲击模型和几个替代品，如光球内部冲击（逐渐磁耗散）模型和磁化内部冲击模型。某些费米爆发的> 100 MeV光子到达的延迟也可以解释。然后，我们表明，与旋光的即时发射这些模型可能是可区分的。在磁化内冲击模型中，高的线极化水平应该是典型的。在标准的内部冲击模型中，高线性极化水平仍然是可能的，但频率要低得多。在光球-内激波模型中，线偏振度与光球/热分量的权重大致反相关，这可能是这类模型的一个独特特征。我们还简要地讨论了当前Fermi GRB数据对瞬发PeV中微子探测前景的启示。概述了内禀质子谱的影响和由于π（μ）子冷却而在某些特定能量处中微子数的增加。
2009-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Relaxation of time-variable neutron-loaded relativistic jets across the photosphere and their GeV-TeV neutrino counterparts
Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohokku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；ICEHAP, Chiba University（千叶大学ICEHAP）
研究通过中子-质子相互作用计算GeV-TeV中微子对应物，发现其峰值能量在10-30 GeV，且高能尾部延伸至TeV范围，表明低伽马射线亮度GRB和X射线丰富暂现源是中微子暂现搜寻的潜在目标。
2025-12-11 astro-ph.HE
Diffusive photospheres in gamma-ray bursts
光球辐射可能起源于两种性质不同的相对论外流：在光球半径处外流内部的光子散射，或辐射扩散到外流的边界。本文通过测量几个伽马射线暴（GRB）早期余辉中热分量的温度和通量，以及瞬发相的总通量，确定了外流的初始半径及其洛伦兹因子。结果表明，在某些情况下，外流有相对较低的洛伦兹因子$Γ<10$，有利于茧的解释，而在其他情况下，洛伦兹因子较大的$Γ>10$，表明扩散光球起源的热组件，与超相对论外流。
2020-03-25 astro-ph.HE
Sub-photospheric, radiation mediated shocks in GRBs: Multiple shock emission and the Band spectrum
我们计算的时间积分，热辐射所产生的一系列辐射介导的冲击，出现从光球的伽玛射线暴外流。我们表明，对于一个足够广泛的冲击强度分布，时间积分谱能量分布低于峰值的整体形状是一个幂律，$νE_ν\propto ν^α$，与斜率$1<α<2$。对于冲击训练分布的某些选择，在该模型中也可以产生SED中的子结构。特别是，我们证明了我们的模型可以重现双峰SED观察到的一些突发事件，即一个强的冲击是由一个序列足够弱的。
2014-04-29 astro-ph.HE
Is magnetically dominated outflow required to explain GRBs?
产生伽马射线暴的相对论外流的成分是一个长期存在的悬而未决的问题。支持磁主导外流的主要论点之一是在它们的宽带时间分辨光谱中没有光球成分，例如GRB 080916C。在这里，我们执行一个时间分辨的分析，这个突发，并确认先前检测到的一个额外的频谱分量。我们发现，这个次优势分量是一致的光球的超相对论重子外流，深在海岸制度。我们认为，与以前的声明相反，磁优势的外流是不需要解释这伽玛暴。此外，同时检测高能量的发射在其提示阶段需要从一个区域的发射模型出发。
2022-01-13 astro-ph.HE
Poynting flux dominated jets challenged by their photospheric emission
在研究喷流，特别是伽马射线暴（GRB）中的喷流时，一个关键的问题是外流的磁化。在这里，我们考虑光球的坡印廷通量为主的外流，当动力学是由磁重联介导的。我们发现，热三粒子过程，负责热化的等离子体，变得低效的半径$r_{\rm sup} \sim 10^{9.5}$ ~cm，远低于光球层，在$\sim 10^{11.5}$ ~cm。$r_{\rm sup}$上方的总光子数守恒与光球下方的康普顿散射相结合，强制电子和光子之间的动力学平衡。这反过来又导致观察到的光子温度的增加，当在光球层解耦等离子体时，光子温度达到$\gtrsim 8$ ~MeV（观察到的能量）。这个结果对自由模型参数的依赖性很弱。我们表明，在这种情况下，预期的热光度是总光度的几个%，因此可以检测到。预测的峰值能量比观测到的大多数伽玛暴的峰值能量高出一个数量级以上，这对这些外流的磁化强度提出了强有力的限制。
2014-10-10 astro-ph.HE
Monte Carlo simulations of the photospheric emission in GRBs
利用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了超相对论球对称外流中光子的退耦。对于有限宽度的外流，我们确认存在两种机制：Ruffini，Siutsou，Vereshchagin（2011）最近引入的光子厚和光子薄，以下简称RSV。结果表明，在这两种情况下，光子末次散射的概率密度函数有很大不同。我们还获得了光谱和光变曲线。在光子厚的情况下，时间积分谱比普朗克函数宽得多，其形状可以用RSV提出的模糊光球近似很好地描述。在光子薄的情况下，我们确认光子扩散的关键作用，因此去耦的概率密度在扩散半径附近有一个最大值，远低于光球。其光谱呈带状。它是在出流光学厚度较大时产生的，其峰值形成在扩散半径处。
2013-03-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Subphotospheric heating in GRBs: analysis and modeling of GRB090902B as observed by Fermi
我们分析了GRB 090902B的光谱演化，并表明亚光球耗散可以解释光谱和光谱演化。伽玛射线暴光球的辐射可以产生多种光谱形状。光谱的形状可以接近普朗克函数（如GRB 090902 B的前半部分所观察到的），也可以加宽，类似于典型的能带函数（如GRB 090902 B的后半部分所观察到的）。其形状主要取决于射流中耗散的强度和位置、热光子和电子在耗散点处的能量密度之比以及磁场的强度。我们进一步讨论的耗散的数值模型，并与这些观察到的光谱。
2011-11-01 astro-ph.HE
Episodic Jets as the Central Engine of Gamma-Ray Bursts
大多数伽马射线暴（GRB）具有不稳定的光变曲线，这就要求GRB的中心引擎发射一个偶发的外流。最近的费米观测表明，一些伽玛暴缺乏重子火球模型预测的热光球成分，这表明伽玛暴的磁起源。鉴于在其他天体物理黑洞系统中观测到了强的幕式喷流和连续喷流，本文提出了伽玛暴中心引擎的一个本征幕式磁主导喷流模型。积累和喷发的自由磁能的差异旋转，湍流吸积流的超吸积黑洞周围的日冕导致喷射的情节，磁为主的等离子体斑点。这些团块被磁加速，在大半径处相互碰撞，触发快速的磁重联和湍流，有效的粒子加速和辐射，并为观测到的伽马射线暴的偶发性瞬发伽马射线发射提供动力。
2012-07-26 astro-ph.HE
X-ray flares in GRBs: general considerations and photospheric origin
对伽马射线暴（GRB）产生的X射线耀斑的观测，对可能的物理模型有很强的约束。我们提供了一个一般性的讨论。特别地，我们表明，为了解释相对平坦和弱的光通量在X射线耀斑，发射区域的大小应该是$\lesssim 3\times 10^{14}$厘米。耀斑的辐射热光度也强烈地限制了能量收支，并且与由磁星自旋下降提供动力的中心发动机的后期活动不一致。我们提供了一个简单的玩具模型，根据这个模型，耀斑是由一个适度的洛伦兹因子（几十而不是几百）的外流产生的，这个外流或多或少与产生瞬发伽马射线发射的高度相对论性喷流同时发射。“较慢”的流出物在到达光球层时产生耀斑。有了这样一个组成部分，自然就能解决本报告所述耀斑给观测带来的挑战。
2016-01-05 astro-ph.HE
Electromagnetic Signatures of Relativistic Explosions in AGN Disks
活动星系核（AGN）盘是中心超大质量黑洞（SMBH）的供养者，近年来也引起了人们对大质量恒星及其中子星（NS）和黑洞（BH）残余物的大量兴趣。在这些磁盘的迁移陷阱和气体扭矩有利于二进制的形成和提高紧凑的对象合并的速度。在这些环境中，既有大质量恒星死亡产生的长伽马射线暴（GRB），也有NS-NS和NS-BH合并产生的短GRB。然而，它们在活动星系核盘的独特环境中的性质却从未被研究过。在这里，我们表明，活动星系核中的伽玛暴可以显示出独特的功能，由于不寻常的相对位置的冲击，其特征的爆发演化和汤姆逊光球的活动星系核盘。例如，在稠密的环境中，外部冲击先于内部冲击发展，导致由相对论性反向冲击驱动的瞬发辐射。瞬变的时间演化也被压缩，产生的余辉发射比星际介质中的伽马射线暴更亮，峰值也更早。此外，在足够密集和延伸的圆盘区域，光变曲线主要是由扩散控制的，因为火球被困在圆盘光球层内。这些扩散主导的瞬态出现在$\sim 10^6 M_\odot$的SMBH周围的磁盘中的天到$\sim 10^8 M_\odot$的SMBH的年的时间尺度上。最后，大部分的事件，特别是在活动星系核与SMBH $\lesssim 10^7 M_\odot$，显示在X射线波段的时变吸收。
2020-11-17 astro-ph.HE
GRB 131014A: a Laboratory to Study the Thermal-Like and Non-Thermal Emissions in Gamma-Ray Bursts, and the new L$_\mathrm{i}^\mathrm{nTh}$-E$_\mathrm{peak,i}^\mathrm{nTh,rest}$ relation
在伽玛暴的瞬发相存在类热成分的证据已经积累。这个分量，通常与伽玛射线暴喷流的光球相关联，与一个更强的非热分量相比，通常是次显性的。费米GRB 131014 A的迅速发射为研究这种热成分提供了一个独特的机会。事实上，在GRB 131014 A的热辐射是更强烈的比其他GRB和纯热事件期间观察到的初始0.16秒。类热部件在第一秒期间单调冷却，而非热发射开始。非热分量的强度逐渐增加，直到在后期能量占主导地位。这是一个完美的场景，可以将热分量与非热分量分开。+0.6的低能谱指数比对应于纯普朗克函数的典型指数值+1更好地拟合热分量。非热分量与带函数充分拟合，其低能量和高能量幂律指数分别为~-0.7和<~-3;这在统计上也等效于具有~-0.7指数的截止幂律。这与我们以前的结果一致。最后，一个很强的相关性之间的时间分辨光度的非热分量，L $_i^{nTh}$，和其相应的休息帧光谱峰值能量，E $_{peak,i}^{rest,nTh}$，与我们以前的文章中报道的一个类似的斜率。假设这个关系对于所有的伽玛暴都是普适的，我们估计伽玛暴131014 A的红移约为1.55，这是长伽玛暴的典型值。这些观测结果与GRB喷流光球上方产生非热辐射的模型一致，但它们也可能与其他情景（例如，耗散光球），这篇文章中没有讨论。
2015-07-24 astro-ph.HE
Extremely narrow spectrum of GRB110920A: further evidence for localised, subphotospheric dissipation
大量的证据表明，相对论外流中的光球在形成观测到的MeV谱中起着重要的作用。然而，目前尚不清楚光谱是否完全由光球层产生，或者光谱的实质部分是否是由远在光球层之上的过程添加的。本文详细研究了GRB 110920 A单脉冲的$γ-$射线辐射，它的光谱在接近爆发末端时变得非常窄。我们表明，发射可以被解释为康普顿热光子冷电子在未磁化流出的光学深度为$τ\sim 20$。电子通过在饱和半径附近发生的局部耗散来接收能量。GRB 110920 A的主要光谱成分及其演变，因此，在这种解释中，充分解释了来自光球的发射，包括在高光学深度的局部耗散。
2015-03-31 astro-ph.HE
The Hardness-intensity Correlation of Photospheric Emission from a Structured Jet for Gamma-Ray Bursts
对于许多伽马射线暴，硬度-强度关联（HIC）可用幂律函数$E_{\rm p}\propto F^κ$来描述，其中$E_{\rm p}$是$νF_ν$谱的峰值能量，而$F$是瞬时能流。本文研究了结构喷流非耗散光球辐射在不同区域的HIC。引入了一个中间光球，它包含了不饱和和饱和的排放量，我们发现，在这种情况下，积极的$κ<1/4$。同样的结论也可以推广到没有磁耗散的混合喷流的光球辐射，或者有亚光球磁耗散和完全热化的混合喷流的光球辐射。这可能意味着在观测到的$κ$分布中，峰值在$\sim1/2$的贡献主要来自同步辐射源的γ暴的瞬发辐射。此外，中间光球层的辐射可以产生比不饱和区更小的低能光子指数$α$，并在伽玛暴脉冲中自然地再现$α-E_{\rm p}$中的反关联。
2022-04-15 astro-ph.HE
GRB 110721A: photosphere "death line" and the physical origin of the GRB "Band" function
伽马射线暴（GRB）的瞬发辐射谱通常有一个占主导地位的分量，它可以用唯象的“带”函数很好地描述。这一光谱成分的物理起源是有争议的。虽然传统的解释是同步辐射的非热电子加速内部冲击或磁耗散区，在社会上的一个日益增长的趋势是解释这一组成部分作为修改热辐射从一个伽玛射线暴火球耗散光球。我们分析了用{ \em Fermi} GBM和LAT探测到的GRB 110721 A的含时谱，特别注意了峰值能量$E_p$的快速演化。在$E_p - L$平面上定义了一条热控耗散光球辐射的“死亡线”，并证明了GRB 110721 A的$E_p$在最早期具有很高的$E_p \sim 15$ MeV，超过了“死亡线”。连同发现，一个额外的“肩”组件存在于这个突发是一致的光球起源，我们建议，至少对于某些突发，“带”组件是不是从耗散光球，但必须调用非热起源（如同步加速器或逆康普顿）在光学薄区域的伽玛暴外流。我们还认为，快速的“硬到软”光谱演变与光学薄区域中以磁为主的外流中磁能的快速释放是一致的。
2012-09-18 astro-ph.HE
Physics of non-dissipative ultrarelativistic photospheres
最近的观测，特别是费米卫星的观测，指出了伽玛射线暴光谱中热分量的重要性。这一事实重新唤起了人们对相对论外流的光球辐射的浓厚兴趣。早期的研究已经表明，观测到的相对论运动物体的光球辐射光谱与普朗克光谱的形状不同。然而，这一成分似乎是次主导的许多伽玛暴和主导成分的起源仍然不清楚。其中一个流行的观点是，光球层附近的能量耗散可能产生非热光谱，并解释了这种发射。然而，在考虑这些模型之前，必须在最简单的情况下确定光球辐射的精确光谱和时间特性。因此，本文着重研究了使光球发射光谱不同于黑体光谱的各种物理效应，并将它们定量化。
2013-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Intermittent hydrodynamic jets in collapsars do not produce GRBs
强变率是伽马射线暴（GRB）瞬发辐射的一个共同特征。这种观察到的变化被广泛归因于中央发动机的不稳定性，通过在发动机排出的GRB发射射流中形成强烈的内部冲击。在本文中，我们数值研究流体动力射流的传播，定期注入的变量引擎，通过一个崩溃的恒星的信封。通过对3D数值模拟的输出进行后处理，我们计算了流出物的净辐射效率。我们发现，所有的间歇性射流受到重子污染，抑制发射和以上的光球远低于检测限。这是在连续的喷流，如最近所示，产生一个高度可变的伽马射线光球发射效率高，由于喷流与恒星的信封的相互作用。我们的研究结果挑战可变发动机模型的流体动力射流，并可能施加约束的占空比GRB发动机。如果这样的系统存在于自然界中，它们预计不会产生明亮的伽马射线发射，但应该表现为X射线，光学和无线电瞬变，类似于延迟的GRB余辉信号。
2021-04-15 astro-ph.HE
Constraint on the Physical Origin of Gamma-Ray Burst Prompt Emission via Its Nondetected Diffuse Neutrino Emission
Guangxi University（广西大学）；Yunnan University（云南大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文通过未探测到的弥漫中微子辐射限制伽马射线暴瞬时辐射的物理起源，发现ICMART模型占比最高。
2025-11-26 astro-ph.HE
A Cosmological Fireball with Sixteen-Percent Gamma-Ray Radiative Efficiency
伽马射线暴（GRB）是宇宙中最强大的爆炸。射流如何有效地将其能量转化为辐射是一个长期存在的问题，而且它受到的约束很差。标准模型提出了一个相对论性的火球，其中有明亮的光球层发射成分。确定性诊断伽玛射线暴辐射成分和测量伽玛射线暴辐射效率需要及时的发射和余辉数据，具有高分辨率和宽波段的时间和能量覆盖范围。在这里，我们报告一个全面的时间和光谱分析的TeV发射明亮的GRB 190114 C。它的注量是迄今为止检测到的所有GRB中最高的之一，这使我们能够对即时发射光谱特性及其时间演化进行高分辨率研究，时间尺度约为0.1秒。我们观察到，每个初始脉冲有一个热分量贡献$\sim20\%$的总能量，相应的温度和推断的洛伦兹因子的光球演变打破幂律形状。从非热谱和光变曲线的观察，认为余辉的开始对应于火球的减速，其时间为$\sim 6$ ~s。通过综合热观测和非热观测，以及光球和同步辐射机制，我们可以直接导出火球的能量收支，而不依赖于假设参数，并测量该伽玛暴的$\sim 16\%$辐射效率。在得到火球能量收支的基础上，余辉微物理参数也可以直接由数据约束。
2023-02-12 astro-ph.HE
Identifying the poynting-flux-dominated outflow of Fermi GRBs with non-thermal spectrum and its energy-resolved light curve fitting
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重点实验室）；Institute of Astrophysics, Chuxiong Normal University（楚雄师范学院天体物理研究所）
本文通过分析GRB喷流的光谱和光变曲线，发现高磁化因子的喷流可能由普朗克通量主导，并通过能量分辨光变曲线拟合验证了脉冲宽度与能量的相关性。
2026-01-08 astro-ph.HE
Dissecting the Energy Budget of a Gamma-Ray Burst Fireball
喷流成分和辐射效率的伽玛射线暴的数据约束不足。如果喷流成分是物质主导的（即火球），伽玛射线暴的瞬发光谱将包括一个主要的热成分来自火球光球，和一个非热成分可能来自内部的冲击，其半径大于光球半径。我们提出了一种方法，直接解剖的伽玛暴火球的能量收支分为三个组成部分，并测量其值相结合的即时发射和早期余辉数据。测量的参数包括初始无量纲比焓密度（$η$）、光球半径处的体洛伦兹因子（$Γ_{\rm ph}$）和火球减速前的体洛伦兹因子（$Γ_0$）、质量负荷量（$M$）以及γ射线暴辐射效率（$η_γ$）。所有的参数都可以从一个伽玛暴的数据与占主导地位的热谱分量，减速颠簸功能的早期余辉光变曲线，和测量的红移。当成分${\cal Y}$参数（通常为1）被指定时，结果仅微弱地依赖于星际介质的密度$n$。
2021-03-08 astro-ph.HE
MultiPulse {\it Fermi} Gamma-Ray Bursts. I. Evidence of the Transition from Fireball to Poynting-flux-dominated Outflow
在伽马射线暴（GRB）中，喷流的成分是一个尚未解决的问题。以前的一些研究表明，伽玛暴的瞬发发射光谱很可能是由几个成分，可能产生于不同的喷流成分。在这里，我们提出了一个系统的分析，以寻找伽玛暴，似乎显示过渡从火球之间的坡印廷通量主导的外流以及分离脉冲在一个单一的爆发，如伽玛暴160626 B，使用伽马射线暴监测数据的\emph{Fermi}卫星。我们获得了43个具有明显多脉冲的伽玛暴，通过时间积分谱分析，发现其中有9个（21%）暴可能存在这种跃迁。然后，我们选择了进一步的四个突发与足够的质量的数据进行详细的时间分辨光谱分析，我们发现，在三个突发的热脉冲是一个前兆。此外，基于时间分辨光谱，我们约束这些热脉冲的外流性质，并发现它们与光球发射的典型性质一致。此外，较软的低能量光谱指数的后期脉冲是兼容的光学薄同步辐射模型。我们的分析表明，多脉冲{ \it Fermi}爆发的一个很好的分数可以获得从火球到坡印廷通量主导流出的转变。
2019-11-08 astro-ph.HE
Time-resolved Analysis of Fermi GRBs with Fast and Slow-Cooled Synchrotron Photon Models
利用{ \it费米伽玛射线空间望远镜}对8个以单发射脉冲为主的明亮长伽马射线暴（GRB）进行了时间分辨光谱分析。用带函数等经验谱形式拟合伽玛暴的瞬发辐射，会导致对瞬发辐射物理模型的模糊结论。此外，波段函数通常不足以拟合数据。因此，GRB光谱建模与两个发射组件组成的光学薄的非热同步辐射从相对论电子，当显着，热发射从喷流光球，这是由黑体光谱表示。为了产生可接受的拟合，在8种情况中的5种情况下需要添加黑体分量。我们还发现低能谱指数α与α= -0.81 \pm 0.1的同步分量一致。该值位于慢冷却和快冷却状态下电子的极限值α= -2/3和α= -3/2之间，表明发射点处正在加速。当使用物理同步加速器模型而不是带函数时，黑体分量可以更显著，这说明带函数不能作为非热同步加速器发射分量的良好代理。发现在瞬发阶段，黑体分量的温度和特征发射区尺寸分别随时间按幂律减小和增大。此外，我们发现黑体和非热分量有单独的时间行为。
2013-12-11 astro-ph.HE
Bayesian Time-Resolved Spectroscopy of Multi-Pulsed GRBs: Variations of Emission Properties amongst Pulses
伽马射线暴（GRB）具有很强的光谱演化性和高度可变性。特别地，在多脉冲群中，发射特性从脉冲到脉冲变化。本文对{ \it Fermi}/伽马射线暴监测仪观测到的伽玛暴脉冲进行了时间分辨贝叶斯谱分析。脉冲被选择为具有至少四个具有高统计显著性的时元，这确保了频谱拟合被很好地确定并且频谱相关性可以被建立。样本由39个爆发，117个脉冲和1228个光谱组成。我们确认的一般趋势，随着时间的推移，脉冲变软，主要是低能量的幂律指数$α$变小。这种趋势存在一些例外，最硬的脉冲发生在较晚的时候。爆发中的第一个脉冲与后面的脉冲明显不同;其中四分之三的脉冲违反了同步加速器的死亡线，而大约一半的脉冲明显倾向于光球辐射。这些分数对于随后的脉冲减小。我们还发现，在三分之二的脉冲，光谱参数（$α$和峰值能量）跟踪光变曲线的变化。这是一个更大的分数相比，发现在以前的样本。总之，与伽玛射线暴光球兼容的发射通常在接近触发时间时被发现，而检测到同步辐射的机会在晚些时候最大。这允许发射机制在后期共存。
2021-12-17 astro-ph.HE
Three-Dimensional Simulations of MHD Turbulence Behind Relativistic Shock Waves and Their Implications for GRBs
相对论天体物理现象，如伽马射线暴（GRB）和活动星系核，往往需要长寿命的强磁场。在这里，我们报告的三维特殊相对论磁流体动力学（MHD）模拟探索放大和衰减的宏观湍流发电机激发所谓的里希特迈尔-梅什科夫不稳定性（RMI;瑞利-泰勒型不稳定性）。这种不稳定性是激波与周围密度波动相互作用的必然结果。我们发现，在几个涡流周转时间的磁能指数增长，然后，随着动能湍流的衰减，衰减的时间幂律指数为-0.7。磁能分数可以达到$epsilon_B \sim$ 0.1，但取决于初始磁场强度。我们发现，磁能增长至少两个数量级相比，立即后面的冲击的磁能。这种最小程度的放大并不取决于初始密度波动的幅度，而生长时间尺度和最大磁能取决于密度的不均匀程度。从Kolmogorov级联到MHD临界平衡级联的转变发生在初始不均匀性尺度的$\sim$ 1/10处，这限制了最大同步极化小于2%。新的结果包括避免与RMI湍流的电子冷却，湍流光球模型通过RMI，和浅衰减的早期余辉从RMI。我们还对具有相对论速度弥散的自由衰减湍流进行了模拟。我们发现，相对论湍流开始衰减的速度远远超过一个涡周转时间，因为快速的冲击耗散，这不支持Narayan和Kumar的相对论湍流模型。
2011-03-02 astro-ph.HE
Radiation Spectrum of the Photospheric Emission for a Turbulent Relativistic Jet
本文研究相对论喷流光球层下方湍流对光球层辐射的影响，发现湍流可将光子散射到高能段，并在光子-电子耦合不完全区域将辐射谱重塑为Band-like谱。
2025-07-21 astro-ph.HE hep-ph
CGRO/BATSE Data Support the New Paradigm for GRB Prompt Emission and the New L$_{i}^{nTh}$-E$_{peak,i}^{nTh,rest}$ relation
伽玛射线暴瞬发的模式正在发生变化。自CGRO时代早期以来，经验能带函数一直被认为是keV-MeV光谱的良好描述，尽管它的形状经常与纯同步辐射情景的预测不一致。我们最近建立了一个新的观测模型，分析了美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的数据。在这个模型中，伽玛射线暴的瞬发辐射是三个主要辐射成分的组合：（i）一个热的成分，我们解释到目前为止的射流光球发射，（ii）一个非热的成分，我们解释到目前为止的同步辐射，和（iii）一个额外的非热（截止）的幂律最有可能逆康普顿起源。在这篇文章中，我们重新分析了CGRO/BATSE观测到的一些明亮的伽玛暴与新的模型，即伽玛暴941017，970111和990123。我们的结论是，BATSE数据是完全符合最近的结果与费米：一些明亮的BATSE伽玛暴表现出三个独立的组件在提示阶段与类似的光谱参数，这些报告从费米数据。此外，用新模型对BATSE伽玛暴的分析得到了非热分量的时间分辨能流与其相应的$ν$ F $_ν$峰值能量之间的关系（即，F $_{i}^{nTh}$ -E $_{peak,i}^{nTh}$），其具有与最初从费米数据导出的指数相似的指数。对于具有已知红移（z）的GRB，这导致在非热分量的光度与其在静止坐标系中的对应的$ν$ F $_ν$峰值能量之间的可能的普适关系（即，L $_{i}^{nTh}$ -E $_{peak,i}^{NT,rest}$…
2015-07-15 astro-ph.HE
A Comprehensive Analysis of Fermi Gamma-Ray Burst Data. I. Spectral Components and Their Possible Physical Origins of LAT/GBM GRBs
我们提出了一个系统的分析的光谱和时间特性的17 GBM和LAT共同检测到的费米卫星上的2010年5月。我们进行了一个时间分辨的频谱分析的所有突发与统计允许的最好的时间分辨率，以避免不同的频谱分量的时间拖影。我们发现，时间分辨光谱的17个伽玛暴中的14个最好的建模与带函数在整个费米光谱范围内，这可能表明一个共同的起源LAT和GBM检测到的排放。GRB 090902 B和GRB 090510需要MeV分量和额外的幂律分量之间的叠加，前者在E_p以上具有尖锐的截止。对于GRB 090902 B，该MeV分量随着时间仓变小而逐渐变窄，并且当时间仓变得足够小时可以用普朗克函数拟合。一般来说，我们推测，唯象地可能有三个基本的光谱分量：（I）带函数分量（例如在GRB 080916 C中），其在宽的能量范围内延伸，并且不随着时间仓的减少而变窄，这可能是非热起源;（II）一个准热成分（例如GRB 090902 B），其光谱随着时间仓的减少而逐渐变窄;以及（III）另一个非热幂律成分延伸到高能量。不同爆发的光谱可以被分解成这些基本分量中的一个或多个。我们比较了这个样本与BATSE样本，并研究了光谱参数之间的相关性。我们讨论了伽玛暴瞬发辐射的数据分析结果的物理意义，包括喷流成分（物质为主与坡印廷通量为主的外流），发射地点（内部冲击，外部冲击或光球），以及辐射机制（同步，同步自康普顿，或热康普顿上散射）。
2011-02-01 astro-ph.HE
Varying Faces of Photospheric Emission in Gamma-Ray Bursts
在费米伽玛射线太空望远镜观测到的1000多个伽马射线暴中，有很大一部分显示出与非热辐射不一致的窄而硬的光谱，这意味着光球层的光学厚辐射。然而，这些爆发中只有少数具有与纯普朗克函数一致的光谱。我们将讨论在这些伽玛暴以及在显示多分量光谱的光球发射的观测特征。我们解释的观测结果在光亚光球耗散，几何加宽和多区发射的模型，并显示我们可以了解的耗散机制和性质的伽玛暴喷流。
2015-02-11 astro-ph.HE
Monte Carlo Simulations of Photospheric Emission in Gamma Ray Bursts
对伽马射线暴（GRB）的研究有可能提高我们对高能天体物理现象的认识。为了可靠地使用伽玛射线暴，我们首先需要充分掌握伽玛射线暴喷流内产生辐射的机制，以及它与其结构的关系。伽玛暴发射机制的一个模型是在喷流深处产生的辐射，这些辐射最终会从喷流的光球层逃逸出来。虽然这个模型已经能够解释一些观察到的伽玛射线暴的特点，它是目前缺乏预测能力和能力，完全再现伽玛射线暴光谱。为了解决这些缺点的模型，我们已经扩大了MCRaT代码，最先进的辐射转移代码，现在可以模拟光学伽马射线辐射传播的流体动力学模拟伽玛射线暴射流的状态的能力。使用MCRaT代码，我们已经构建了模拟观测的光变曲线，光谱和偏振从光学到伽马射线能量的模拟伽玛暴。使用这些模拟观测值，我们比较了我们的模拟光球发射观测，发现两者之间的协议。此外，MCRaT计算与流体动力学模拟相结合，使我们能够以一种以前不可能的方式将模拟观测值与模拟GRB喷流的结构联系起来。虽然可以对分析进行一些改进，但这里采取的步骤开始为我们充分了解给定GRB射流的结构与预期辐射之间的联系铺平道路。
2021-10-25 astro-ph.HE
Prospect of Gamma-Ray Burst Neutrino Detection with Enhanced Neutrino Detectors
本文估计了灵敏度比IceCube提高10倍的未来中微子探测器对GRB中微子的探测概率，指出若5-10年内仍未探测到叠加GRB中微子，则可有效排除耗散光球模型和内激波模型等主流瞬时辐射模型。
2025-07-07 astro-ph.HE
The anatomy of a long gamma-ray burst: a simple classification scheme for the emission mechanism(s)
伽马射线暴（GRB）观测需要超相对论运动和动能到辐射的有效转换，但这两者很难同时实现。三个主要的机制已被提出来解释所观察到的辐射从伽玛射线暴流出：辐射从相对论内部或外部冲击，或从光球的热辐射。以前的工作致力于独立处理这三种机制，并认为伽马射线暴的即时发射是唯一的，独特的起源。相反，在这里，我们首先解释为什么所有三种模型都是有效的机制，并从他们每个人的贡献，预计在提示阶段。此外，我们表明，一个单一的参数，无量纲熵的伽玛射线暴外流，确定哪种机制的贡献最大的排放。更具体地说，内部冲击占主导地位的无量纲熵值低，外部冲击的中间值，最后，光球发射的大值。我们提出了一个统一的框架，伽玛暴的发射机制，易于测试的预测，每个过程。
2016-02-15 astro-ph.HE
GRB afterglows with energy injections in AGN accretion disks
本研究采用标准EFS模型考察AGN吸积盘中短、长GRB的能量注入效应，计算RHDM与余辉光变曲线，发现注入有助于激波相对论性突破光球并显著增强余辉峰值流量。
2024-05-08 astro-ph.HE
Very High Lorentz Factor Fireballs and Gamma-Ray Burst Spectra
在伽马射线暴（GRB）火球框架中，周围物质的无碰撞卷吸引入了相对论性重子分量。我们发现，一半的火球能量可以从辐射转移到光球下的重子的共动热运动。然而，贫重子的火球可以通过光球层之外的相对论性无碰撞压力（所谓的无碰撞体加速）再膨胀到非常高的洛伦兹因子（VHLF）Γ~ 10^3-10^6，导致内部和外部冲击。VHLF内激波的简单同步辐射产生（i）在费米GeV爆发中观察到的具有可变性的额外幂律谱分量，直到未来切伦科夫望远镜阵列（CTA）的TeV范围，（ii）具有弱光度依赖性的GeV起始延迟t_{delay} ~ L^{-1/5}，GRB 090926的光谱中断是由同步辐射冷却中断或由动力学时间限制的最大同步辐射截止引起的，而不是由e+-产生截止引起的。相对论性重子分量还可以通过pp、pγ（Bethe-Heitler和photomeson）和库仑热化过程将光球热光子加热到GRB主带谱。在这个热光球-内-外激波模型中，我们可以预言~TeV中微子和GeV γ射线的相互关系，这可能是用IceCube探测到的。光谱峰值和光度（米德）的关系也重现，如果祖星几乎是相同的。我们还讨论了早期X射线余辉和短伽玛暴的陡/浅衰减。
2010-10-30 astro-ph.HE
Thermal Components in Gamma-ray Bursts. I. How Do They Affect Non-Thermal Spectral Parameters?
伽马射线暴（GRB）瞬发辐射的光谱成分主要包括两种可能的起源：同步辐射源（非热）和光球源（热）。伽玛暴的典型光谱特性可以用一个主要的非热分量（类能带函数或截止幂律）来模拟，而其中一些伽玛暴还有一个额外的热分量（类普朗克函数）。在本文中，我们研究了热成分对非热光谱参数的影响。我们重点研究了8个{ \it Fermi}伽玛射线暴监测器暴，它们的光谱偏离了唯带函数，并且热分量是显著的。我们将它们分为热次优势组I（例如GRB 110721 A）和热优势组II（例如，GRB 090902B）。假设光谱分量完全归因于非热分量，得到了几个有趣的结果：（i）低能光子指数$α$变硬，（ii）峰值能量$E_{\rm c}$明显变小，位于黑体分量的峰值温度和截断幂律+黑体（CPL+BB）模型的峰值能量之间，（iii）总通量$F$基本相同，（iv）总通量与黑体分量的峰值温度基本相同。（iv）变化（$Δα$和$ΔE_{\rm c}$）与热通量和总通量之间的比值正相关;（v）参数关系（$F-α$、$F-E_{\rm c}$和$E_{\rm c}$ - $α$）也发生了显著变化。两组的γ射线暴显示相同的结果。我们的分析表明，热分量是重要的，它显着影响光谱参数和相应的物理解释。
2019-11-09 astro-ph.HE
A Theory of Mulicolor Black Body Emission from Relativistically Expanding Plasmas
我们考虑光子从相对论膨胀的等离子体流出，其特征在于由一个常数洛伦兹因子，伽玛的内部部分的发射。注入高光学深度区域的光子与气流平流，直到它们在光球层逃逸。由于光球层下的多重散射，局部出现的同向光子分布是热的。然而，由于观察者同时看到从不同角度发射的光子，因此具有不同的多普勒增强，所观察到的光谱是多色黑体。我们在这里计算在不同的观测时间所观测到的光谱的性质。由于光球半径对视线角度的强烈依赖性，对于表征伽马射线暴（GRB）的参数，在内部引擎终止后的数十秒内可以看到热光子。在后期，随着内发动机的终止，热谱的数通量和能通量都以F ~ t^{-2}的形式衰减。在这些时候，在低能量下（低于热峰），黑体辐射导致幂律，幂律指数为F_v ~ v ^{0}。这一结果与拟合大样本γ射线暴谱时所见的低能谱斜率指数（“γ”）的平均值非常相似。
2010-08-26 astro-ph.HE
EP241113a: dissipative photospheric emission from a dirty fireball
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（南京大学现代天文与天体物理教育部重点实验室）；The Hong Kong Institute for Astronomy and Astrophysics, the University of Hong Kong（香港大学天文及天体物理研究所）；Department of Physics, University of Hong Kong（香港大学物理系）；Nevada Center for Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校天体物理中心及物理与天文学系）
本研究针对软X射线暂现源EP241113a的特殊能谱与余辉特征，提出其低峰值能量源于低洛伦兹因子脏火球的耗散光球层辐射，并推测喷流由中微子湮灭驱动，为大质量坍缩恒星喷流研究提供新视角。
2026-08-05 astro-ph.HE
Magnetar giant flare origin for GRB 200415A inferred from a new scaling relation and its implications
软伽马射线中继器（SGR）主要是银河系中的一种，起源于具有强（$B\simeq 10^{15}{\rm \ G}$）磁场（“磁星”）的中子星。偶尔，一个巨大的耀斑发生巨大的强度，显示一个短的硬尖峰，其次是一个较弱的，振荡阶段，表现出旋转周期的中子星。如果磁星巨星耀斑发生在邻近星系中，它们将表现为宇宙短硬伽马射线暴（GRB），而没有检测到微弱的振荡相位。最近，发现了一个名为GRB 200415 A的短硬GRB，其位置与玉夫座星系（NGC 253）重合，这引发了一个问题，即它是一个经典的短GRB还是一个岩浆巨星耀斑。在这里，我们表明，磁星巨星耀斑遵循的光谱峰值能量和各向同性能量之间的标度关系在$1\,{\rm keV} - 10\,{\rm MeV}$，即，$E_{\rm p}\propto E_{\rm iso}^{1/4}$，并位于一个独特的区域的$E_{\rm p}-E_{\rm iso}$平面从经典的短伽玛暴。在相对论膨胀火球的光球辐射产生巨型耀斑的模型中，这种关系可以得到很好的理解。GRB 200415 A以及另外两个候选的巨耀斑（GRB 051103和GRB 070201）都遵循这个关系，这强烈支持这些GRB的巨耀斑起源。\emph{Fermi} /LAT在$18-285 \,$ s观测到的GRB 200415 A的GeV辐射也可以用大耀斑情景来解释。在GRB 200415…
2020-10-19 astro-ph.HE
On the $α$-Intensity Correlation in Gamma-Ray Bursts: Subphotospheric Heating with Varying Entropy
伽马射线暴（GRB）瞬发相的辐射机制可以通过光谱性质之间的相关性来研究。在这里，我们重新审视相关的瞬时流量，$F$，和光子指数低于光谱中断，$α$，在个别的发射脉冲，通过研究费米/GBM伽玛暴目录中的38个最突出的脉冲。首先，我们搜索签名的偏见，在确定$α$由于有限的光谱覆盖范围（窗口效应）预期在同步加速器的情况下。缺乏这样的特征信号反对最简单的同步加速器模型。相反，我们发现$F$和$α$之间观察到的相关性通常可以用关系$F(t) \propto {\rm e}^{k\,α(t)}$来描述，其中中值$k = 3$。我们认为，这种相关性是一种表现的亚光球加热流与熵的变化。在光变曲线的峰值附近，一个大的熵使光球接近饱和半径，导致一个窄光谱的强发射。随着熵的减小，光球层脱离饱和半径，预计会有较弱的发射和较宽的光谱。这个简单的场景自然会导致强度和光谱形状的相关变化，覆盖了观测范围。
2019-01-14 astro-ph.HE
Interpreting time-integrated polarization data of gamma-ray burst prompt emission
目标。随着伽马射线暴（GRB）瞬发相极化数据的积累，极化模型可以得到检验。方法.利用偏振观测结果，我们预测了37个伽玛暴的时间积分偏振。我们使用他们观察到的光谱参数来做到这一点。在该模型中，发射机制是同步辐射，发射区的磁场位形被假定为大尺度有序。因此，预测的偏振度（PD）是上限。结果对于伽马射线暴偏振计（GAP）、POLAR和AstroSat探测到的大多数伽玛暴，预测的PD可以与相应的观测PD相匹配。因此，大尺度有序磁场中的同步辐射模型可以很好地解释POLAR探测到的中等低PD（$\sim10\%$）和GAP和AstroSat观测到的相对高PD（$\sim45\%$）。因此，在这些GRB瞬发阶段或至少在峰值时间期间的磁场由有序分量主导。然而，GAP观测到的GRB 110721 A和AstroSat观测到的GRB 180427 A的预测PD都低于观测值。由于有序磁场中的同步辐射预测了同步辐射模型的PD上限，因此两个爆发的PD观测挑战了同步辐射模型。然后，我们预测了即将到来的POLAR-2上的高能偏振探测器（HPD）和低能偏振探测器（LPD）的PD。在同步辐射模型中，HPD探测到的伽玛暴的集中PD值将高于LPD值，这可能与耗散光球模型的预测不同。因此，更准确的多波段偏振观测是非常需要的，以测试模型的伽玛暴瞬发相。
2022-10-07 astro-ph.HE
