辐射加速GRB火球的动态蒙特卡罗模拟

Dissecting the Energy Budget of a Gamma-Ray Burst Fireball

The jet composition and radiative efficiency of GRBs are poorly constrained from the data. If the jet composition is matter-dominated (i.e. a fireball), the GRB prompt emission spectra would include a dominant thermal component originating from the fireball photosphere, and a non-thermal component presumably originating from internal shocks whose radii are greater than the photosphere radius. We propose a method to directly dissect the GRB fireball energy budget into three components and measure their values by combining the prompt emission and early afterglow data. The measured parameters inc…

A Cosmological Fireball with Sixteen-Percent Gamma-Ray Radiative Efficiency

Gamma-ray bursts (GRBs) are the most powerful explosions in the universe. How efficiently the jet converts its energy to radiation is a long-standing problem and it is poorly constrained. The standard model invokes a relativistic fireball with a bright photosphere emission component. A definitive diagnosis of GRB radiation components and measurement of GRB radiative efficiency require prompt emission and afterglow data with high-resolution and wide-band coverage in time and energy. Here we report a comprehensive temporal and spectral analysis of the TeV-emitting bright GRB 190114C. Its fluence…

研究了火球与周围介质相互作用产生的shock wave动力学，解释了伽马射线暴的X射线余辉

Study of shock wave dynamics produced by interaction of a fireball with the surrounding medium to it, to explain the x-ray afterglow of Gamma Ray Burst-GRBs

伽马射线暴-伽玛暴是宇宙中能量最大的天文事件之一，其发生机制至今尚未得到充分的解释。这个问题促使天文学界对伽玛暴进行辐射测量。他们也在做物理模型来解释这些观测结果的时间行为。科学界正在寻找伽玛暴起源的合理解释。本论文提出了一个包含流体动力学和辐射的天体物理模型。该模型研究了携带膨胀超相对论绝热流体的波的时间演化。此外，本文还将模型与GRB 050525的观测行为进行了比较.结果表明，爆炸波半径R随时间增加：\approx t^{1/4}，超相对论流体中带电粒子的洛伦兹γ因子随时间显著减小，理论辐射流量：F_PDMATHABMM t^{-β}（β在1附近）与GRB 050525的X射线余辉光变曲线的两个斜率非常吻合。

GRB 190114C：火球能量预算与辐射效率再探讨

GRB 190114C: Fireball Energy Budget and Radiative Efficiency Revisited

本文通过对明亮GRB 190114C进行高时间分辨率光谱分析，结合热与非热成分观测测量火球参数，发现其辐射效率较高且不同脉冲间效率一致，揭示中心引擎具有共同性质。

GRB 091029：在火球场景的极限

GRB 091029: At the limit of the fireball scenario

利用GRB 091029的高质量宽带余辉数据，我们检验了伽马射线暴余辉前向激波模型的有效性。我们使用了多波长（近红外到X射线）的后续观测，这些观测是通过GROND、BOOTES-3/YA和Stardome光学地面望远镜以及Swift卫星上的UVOT和XRT获得的。为了解释几乎完全解耦的光变曲线在X射线和光学/近红外域，提出了一个两个组件的流出。几个模型进行了测试，包括连续的能量注入，组件与不同的电子能量指数和组件在两个不同阶段的光谱演变。只有最后一个模型才能解释具有异步峰的解耦光变曲线和特殊的SED演化。然而，这个模型有太多未知的自由参数，我们无法可靠地证实或反驳其有效性，使得GRB 091029的余辉难以在最简单的火球模型框架内解释。

从SWIFT γ暴早期X射线数据推断火球的初始洛伦兹因子

The initial Lorentz factors of fireballs inferred from the early X-ray data of SWIFT GRBs

我们的目的是确定环形暴介质的类型，并直接测量伽玛暴外流的初始洛伦兹因子$Γ_0$。如果早期的X射线余辉光变曲线有一个峰值，且整个曲线与标准的外激波模型一致，则光变曲线的早期上升曲线可以用来区分爆发是在星际介质（ISM）中产生的还是在星风中产生的。在薄壳情况下，与次相对论性反向激波有关，在瞬发发射结束后出现的峰值时间，可以用来导出精确的$Γ_0$，特别是对于ISM情况。本文用解析法导出了$1<p<2$的平电子谱的余辉光变曲线。在我们的GRB样本中，我们得到了ISM中爆发的$Γ_0 \sim 300$。我们没有找到任何好的情况下，爆发出生在恒星风和行为作为一个薄壳，可以用来约束$Γ_0$可靠。

康普顿化火球气泡模型拟合第二个河外磁星巨耀发 GRB 231115A

A Comptonized Fireball Bubble Fits the Second Extragalactic Magnetar Giant Flare GRB 231115A

本文利用康普顿化火球气泡模型分析第二个河外磁星巨耀发 GRB 231115A 的光谱和时间特性，成功拟合观测数据并约束其物理参数，证实其磁星巨耀发起源。

MultiPulse {\it Fermi} Gamma-Ray Bursts. I. Evidence of the Transition from Fireball to Poynting-flux-dominated Outflow

The composition of a jet is still an unsolved problem in gamma-ray bursts (GRBs). Several previous studies have suggested that the prompt emission spectrum of GRBs is likely to consist of a few components that may arise from different jet compositions. Here we present a systematic analysis to search for the GRBs that seem to show the transition from a fireball to the Poynting-flux-dominated outflow between well-separated pulses within a single burst, like the GRB 160626B, using the Gamma-ray Burst Monitor data of the \emph{Fermi} satellite. We obtain 43 GRBs with clear multiple pulses and find…

A Comptonized Fireball Bubble: Physical Origin of Magnetar Giant Flares

Magnetar giant flares (MGFs) have been long proposed to contribute at least a sub-sample of the observed short gamma-ray bursts (GRBs). The recent discovery of the short GRB 200415A in the nearby galaxy NGC 253 established a textbook-version connection between these two phenomena. Unlike previous observations of the Galactic MGFs, the unsaturated instrument spectra of GRB 200415A provide for the first time an opportunity to test the theoretical models with the observed $γ$-ray photons. This paper proposed a new readily fit-able model for the MGFs, which invokes an expanding fireball Comptonize…

甚高洛伦兹因子火球和伽马射线暴谱

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。

GRB 111228 A的多波长观测及其对火球及其环境的影响

Multi-Wavelength Observations of GRB 111228A and Implications for the Fireball and its environment

观测极早期的多波长余辉对于揭示辐射火球及其环境的性质以及伽马射线暴（GRB）的中心引擎至关重要。本文报道了我们对GRB 111228 A在爆发触发后95秒到50小时的光学观测结果，并利用我们的观测数据和{ \em Swift}和{ \em Fermi}任务的观测数据，研究了它的瞬发γ射线和环境介质的性质。我们的联合光学和X射线光谱拟合的余辉数据表明，环境介质的特点是低尘气比。为了说明能量注入效应，我们用标准余辉模型通过马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术对余辉光曲线进行了最佳拟合，结果表明：$ε_e=(6.9\pm 0.3)\times 10^{-2}$，$ε_B=(7.73\pm 0.62)\times 10^{-6}$，$E_{\rm K}=(6.32\pm 0.86)\times 10^{53}\rm erg$，$n=0.100\pm 0.014$ cm $^{-3}$。低的介质密度可能意味着余辉喷流可能处于晕或热ISM中。在光学和X射线波段观察到的无色浅衰变段很好地解释了中央发动机的持久能量注入，这将是一个磁星，从数据推断周期约为1.92毫秒。其时间积分瞬发γ能谱的$E_p$为$\sim 26$ KeV。利用余辉模型拟合得到的初始洛伦兹因子（$Γ_0=476^{+225}_{-237}$），发现GRB 111228 A满足$L_{\rm iso}-E_{\rm p,z}-Γ_…

来自伽马射线暴前兆的余辉。GRB 091024光学余辉的应用

Afterglows from precursors in Gamma Ray Bursts. Application to the optical afterglow of GRB 091024

大约15%的伽马射线暴具有前兆，即主事件之前的发射事件，其光谱和时间特性与主发射相似。我们认为，前体有自己的火球，产生余辉发射由于通过外部冲击的动能的耗散。在前兆和主事件之间的时间间隔中，我们假设中心引擎没有完全关闭，但它继续以较小的速率喷射相对论性物质，其排放量低于背景水平。前体火球通过与外部环爆介质的相互作用产生第一余辉。在“准静止”阶段，由中央发动机注入的物质使外部介质与相对论运动的物质相互作用。对应于主要瞬发事件的火球与这种移动的物质碰撞，产生第二次余辉，最后赶上并与第一个前体火球合并。我们应用这个新的模型GRB 091024，一个事件的前兆在提示光变曲线和两个明确的颠簸的光学余辉，获得了很好的协议与现有的数据。

三集GRB 160625 B中火球到坡印廷通量主导流出的转变

Transition from Fireball to Poynting-flux-dominated Outflow in Three-Episode GRB 160625B

在伽马射线暴（GRB）物理中，喷出物的成分是一个悬而未决的问题。在时间分辨光谱分析中，一些伽玛暴具有准热谱成分，表明其起源于热火球。另一些则显示出一个无特征的非热光谱，称为“带”函数，与同步辐射的起源一致，并表明喷流在中央发动机处是坡印廷通量主导的，很可能也在发射区。也有爆发，显示一个次主导的热分量和一个主导的同步加速器组件建议可能的混合喷流成分。在这里，我们报告了一个非常明亮的伽玛暴160625 B，同时观察到的伽玛射线和光学波长，其即时发射由三个孤立的事件分开长的静止间隔，与每个“子突发”的持续时间分别为$\sim$ 0.8秒，35秒，和212秒，分别。它的高亮度（具有各向同性的峰值光度L $_{\rm p, iso}\sim 4\times 10^{53}$ erg/s）使我们能够在每个事件中进行详细的时间分辨光谱分析，从前兆到主爆发和扩展发射。前两个子爆发的光谱特性是明显不同的，使我们能够观察到从热辐射到非热辐射之间的过渡以及分离的发射事件在一个单一的伽玛射线暴。这样的转变是一个明确的指示射流成分的变化，从火球到坡印廷通量占主导地位的射流。

隐藏的GRB喷流的中微子振荡

Neutrino Oscillation from Hidden GRB Jets

坍缩星可能是长伽马射线暴（lGRB）的前身。lGRB已经被观察到持续数千到数万秒，因此中微子驱动的发动机不太可能作为驱动喷流的主要机制。在这种情况下，布兰德福德Znajek机制似乎可以解释生产的旋转轴定向喷流，而不需要大吸积率。这些发动机，需要磁场之间的$10^{12}$ G $< B < 10^{15}$ G线程内磁盘，克尔BH区存在。本文导出了由电子、质子、中子及其反粒子组成的弱磁和强磁伽玛暴火球流中中微子的自能和有效势，最高可达O（1/ $M_W^4$）。我们考虑的中微子能量为1-100 MeV，产生于恒星坍缩，合并事件或在火球本身的电子正电子湮没，逆β衰变和核子韧致辐射过程。这些中微子中有许多会通过火球传播，并可能发生共振振荡。使用两个中微子混合，我们研究这些振荡的可能性。

Goldstone玻色子对伽马射线暴的影响

Effects of Goldstone Bosons on Gamma-Ray Bursts

伽马射线暴（GRB）是宇宙中能量最大的爆炸事件。在几秒钟或更长的时间内，从一个小区域释放出相当于太阳静止质量能量的引力能。这将导致形成一个MeV范围内的火球，由电子/正电子，光子和一小部分重子组成。我们利用GRB火球的潜力，作为一个实验室，用于测试粒子物理学超越标准模型，在那里我们发现，温伯格的希格斯门模型作为一个很好的候选人，用于此目的。在伽马射线暴的初始火球中，由于共振效应，通过电子正电子湮没过程可以快速产生Goldstone玻色子。另一方面，戈德斯通玻色子的平均自由程大于GRB初始火球的大小，因此它们不与GRB的相对论流耦合，并可能导致显著的能量损失。使用GRB初始火球能量，温度，半径，膨胀率和重子数密度的通用值，我们发现，温伯格的希格斯门模型的参数上的GRB边界确实是竞争力，目前的实验室限制。

A dynamical evolution of GRB-Afterglows in a new generic model

A new model using a general expression of the radiation energy and explaining the dynamics of the afterglows is proposed. It is shown that this model is suitable for the ultra-relativistic and non-relativistic phases as well as the study of radiative and adiabatic fireballs.

GRB 090926 B与MAXI和Fermi/GBM的特殊窄SED

Peculiarly Narrow SED of GRB 090926B with MAXI and Fermi/GBM

2009年9月26日，国际空间站（ISS）上的全天空X射线图像（MAXI）气体狭缝相机（GSC）监测到一次伽马射线暴（GRB\，090926 B）。这种伽玛射线暴在X射线能量范围内具有非常硬的光谱。与费米伽玛射线空间望远镜上的伽马射线暴监测器的联合谱拟合表明，该暴具有特殊的窄谱能量分布，可用康普顿化黑体模型表示。这一光谱可以解释为来自低重子负荷伽玛暴火球的光球辐射。通过对火球参数的计算，我们得到了流底的大小$r_0 = (4.3 \pm 0.9) \times 10^{9} \, Y^{\prime \, -3/2}$ cm和等离子体的洛伦兹因子$Γ= (110 \pm 10) \, Y^{\prime \, 1/4}$，其中$Y^{\prime}$是火球总能量与γ射线发射黑体分量能量的比值。这个$r_0$比光谱中有黑体分量的其他爆发大几倍，而110的洛伦兹因子也比光谱中有黑体分量的其他爆发小几倍。

观察火球：早期GRB余辉的ROTSE-III和快速观测

Looking Into the Fireball: ROTSE-III and Swift Observations of Early GRB Afterglows

我们报告了一套完整的早期光学余辉的伽马射线暴（GRB）获得的ROTSE-III望远镜网络从2005年3月至2007年6月。这一组由12个余辉组成，有早期的光学和Swift/XRT观测，ROTSE-III响应时间的中位数为伽马射线发射开始后45秒（GCN通知时间后8秒）。这些余辉在光学光度上跨越了四个数量级，同时X射线探测允许多波长光谱分析。不包括X射线耀斑，宽带同步辐射光谱表明，光学和X射线发射起源于一个共同的区域，与火球模型中的外部前向激波的预测一致。然而，火球模型是不足以预测的时间衰减指数的早期余辉，即使在占可能的长时间连续的能量注入。我们发现光学余辉是前向激波的一个清晰的示踪物，我们用前向激波的峰值时间来估计GRB外流的初始体积洛伦兹因子，发现100<Gamma_0<1000，与预期一致。

费米探测到的整个GRB 100507的光球发射

Photospheric emission throughout GRB 100507 detected by Fermi

具有黑体光谱的伽马射线暴只是少数，在大多数情况下，这种光谱分量伴随着占主导地位的非热的。Batse探测到的只有四个爆发在整个持续时间内具有纯黑体光谱。我们提出了新的情况下，伽玛暴100507探测器上的费米卫星。GRB 100507在整个瞬发期间（~30 s）都有黑体光谱。黑体温度在25和40 keV之间变化。通量在1 e-7和4 e-7 erg/cm 2 s之间变化。没有明确的证据表明温度和黑体通量之间的相关性。如果GRB 100507中的热辐射是由于火球变得透明，我们可以估计对应于这种转变的半径R_T和体洛伦兹因子Gamma_T以及火球产生的半径R_0。我们将这些参数与其他四个纯黑体光谱爆发的参数进行比较。除了一个外，在辐射效率和源距离的基本假设下，R_0~ 1 e ~（9 - 1 e）10 cm，即比几个太阳质量的黑洞的引力半径大得多。考虑到R_0对未知参数的依赖性，对这种明显不一致的可能解决方案进行了初步讨论。或者，如此大的R_0可能是火球，仍然不透明，将其大部分动能转化为内能（由于与祖星遗留的一些物质的碰撞）并开始重新加速的地方。

GRB 210121A: A Typical Fireball Burst Detected by Two Small Missions

The Chinese CubeSat Mission, Gamma Ray Integrated Detectors (GRID), recently detected its first gamma-ray burst, GRB 210121A, which was jointly observed by the Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor (GECAM). This burst is confirmed by several other missions, including \fermi and \textit{Insight}-HXMT. We combined multi-mission observational data and performed a comprehensive analysis of the burst's temporal and spectral properties. Our results show that the burst is relatively special in its high peak energy, thermal-like low energy indices, and large fluenc…

GRB 080916 C中初始磁场主导流出的证据

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）。

束流选择与SN-GRB-Jets演化

Beaming Selection and SN-GRB-Jets Evolution

在火球统治了十年之后，有希望用稀薄的准直喷流来解决超新星-GRB之谜

重轴子可扰乱$\gamma$-射线暴

Heavy Axions Can Disrupt $γ$-ray Bursts

本研究探究重类轴子粒子（ALPs）对γ射线暴（GRB）火球的扰乱作用，通过将ALP相互作用加入GRB火球模型，利用明亮GRB观测对200 MeV-5 GeV质量范围的ALP-光子耦合给出了低至约4×10^-12 GeV^-1的强约束。

GRB 161117A的热辐射向非热辐射转变的证据

Evidence for the transition from thermal to non-thermal emission in the prompt emission of GRB 161117A

GRB 161117A的热辐射向非热辐射转变的证据，通过分析光谱演变推断喷流特性及内部冲击主导的加速机制。

对来自伽马射线暴的重类轴子粒子约束的重新评估

Reappraisal of the Constraints on Heavy Axion-like Particles from Gamma-Ray Bursts

该研究利用伽马射线暴重新评估重类轴子粒子与光子耦合的约束，考虑不同能量注入情景下的产生率，更新能量损失界限，指出特定区域ALP产生能形成次级火球，可借此用X射线等望远镜间接探测，未来灵敏度有望约束新参数空间。

辐射-绝热火球情景下的同步自康普顿效应：对部分Fermi/LAT暴的多波段观测建模

Synchrotron self-Compton in a radiative-adiabatic fireball scenario: Modelling the multiwavelength observations in some Fermi/LAT bursts

本研究针对标准GRB余辉模型无法解释部分高能光子的问题，提出考虑不同电子能谱的辐射-绝热SSC解析模型，通过9个Fermi/LAT暴样本多波段观测建模约束相关物理参数。

Stringent Search for Precursor Emission in Short GRBs from Fermi/GBM data and Physical Implications

We perform a stringent search for precursor emission of short gamma-ray bursts (SGRBs) from the Fermi/GBM data and find 16 precursor events with $\gtrsim4.5σ$ significance. We find that the durations of the main SGRB emission ($T_{\rm GRB}$) and the precursor emission ($T_{\rm pre}$), as well as the waiting time ($T_{\rm wt}$) in between, are roughly comparable to each other, with $T_{\rm wt}\approx2.8T_{\rm GRB}^{1.2}$ approximately satisfied for most cases except one significant outlier. We also perform spectral analyses to the precursors and SGRBs, and find that the spectra of precursor emi…

准热主导的 GRB 210121A、GRB 210610B 和 GRB 221022B 的光谱与喷流性质

Spectral and Jet Properties of the Quasi-thermal Dominated GRB 210121A, GRB 210610B and GRB 221022B

本文比较多色黑体与黑体加非热模型，诊断三个准热主导 GRB 的喷流磁化与光球层耗散性质。

长伽马射线暴中光学辐射的从瞬时辐射到余辉的跃迁与火球模型一致

Prompt-to-afterglow transition of optical emission in a long gamma-ray burst consistent with a fireball

本文利用专用望远镜阵列探测到长伽马射线暴GRB 201223A的瞬时光学辐射，清晰揭示了从瞬时辐射到余辉的物理跃迁过程，从而区分了早期光学辐射的物理机制并诊断了喷流成分。