The link between obscured accretion and mildly relativistic precessing jets
University of Oxford（牛津大学）；Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所（INAF）布雷拉天文台）
研究发现，高遮蔽X射线双星系统与低速进动喷流密切相关，可能因超爱丁顿吸积导致喷流质量加载，而高速喷流则锁定在黑洞自旋轴方向。
2026-06-09 astro-ph.HE
Hydrodynamical interaction of mildly relativistic ejecta with an ambient medium
采用半解析和数值方法研究了球形抛射物以相对论速度自由膨胀进入冷介质的流体动力学相互作用，探讨了高能恒星爆炸产生的抛射物如何通过与周围介质的相互作用耗散其动能.我们特别关注的情况下，其中的拱星介质是很好地代表了一个稳定的风在一个恒定的质量损失率已从恒星表面喷射爆炸前。作为流体动力学相互作用的结果，喷出物和星周介质被反向和正向激波扫过，导致形成几何薄壳。我们提出了一个半解析模型描述的动态演化的壳和比较的结果与数值模拟。壳层可以产生明亮的发射，因为它逐渐变得对光子透明。而它是光学厚的。我们开发了一个发射模型的预期发射的光学厚壳层，在壳层中的光子逐渐扩散到星际空间。然后，我们调查的可能性，辐射供电的流体动力学相互作用是一个underlighting类的伽马射线暴的起源。
2016-10-31 astro-ph.HE
A Mildly Relativistic Outflow Launched Two Years after Disruption in the Tidal Disruption Event AT2018hyz
我们提出了潮汐中断事件（TDE）AT2018 hyz的晚期无线电/毫米波（以及光学/UV和X射线）探测，在光学发现后跨越$970 - 1300$ d。结合早期的更深的限制，包括在$\approx 700$ d，我们的观察显示在$0.8-240$ GHz的快速上升的发射，陡峭的比$F_ν\propto t^5$相对于光学发现的时间。这种急剧上升不能用任何合理的情况来解释，即在中断时发生外流（例如，离轴射流、环境密度的突然增加），而是指向延迟发射。我们的多频数据使我们能够直接确定无线电发射外流的半径和能量，表明它是在光学发现后发射的$\approx 750$ d。出流速度是温和的相对论性，与$β\approx 0.25$和$\approx 0.6$的球形和$10^\circ$射流几何形状，分别和最小动能分别为$E_K\approx 5.8\times 10^{49}$和$\approx 6.3\times 10^{49}$ erg。这是在TDE中产生延迟的轻度相对论流出的第一个明确证据;与最近发表的ASASSN-15oi的射电光变曲线的比较表明，在该事件中观察到的最终再增亮（在单一频率和时间）可能是由于具有可比速度和能量的类似流出。最后，我们注意到AT 2018hyz中延迟流出的能量和速度介于过去非相对论性TDE的能量和速度之间（例如，ASASSN-14li，AT 2019dsg）和相…
2022-06-28 astro-ph.HE
Kinetic simulations of mildly relativistic shocks I: particle acceleration in high Mach number shocks
我们使用完全动力学的粒子在细胞中的模拟与前所未有的大的横向盒的大小来研究粒子加速弱磁化温和相对论性的冲击，在速度$\approx 0.75c$和马赫数为15。我们研究了亚光速（准平行）和超光速（准垂直）的磁场方向。我们发现，准平行冲击介导的非热离子驱动的非共振（贝尔）不稳定性，产生的尺度上的磁波动的离子回旋半径。在准平行冲击中，电子和离子都被加速到非热幂律，其最大能量随时间线性增长。电子的上游加热很小，两种物质进入激波阵面时处于大致的热平衡。冲击波的结构很复杂，反射的非热离子流抽空了上游的空腔，这些空腔一旦平流到下游就形成了放大的磁场细丝。在后期，冲击波能量的$10\%$进入非热质子，而$\gtrsim10\%$进入磁场。我们发现，适当地捕获由非热离子驱动的磁湍流是重要的，正确地测量非热电子的能量分数，$ε_e$。我们发现$ε_e\sim 5\times10^{-4}$准平行冲击与$v=0.75c$，略大于在非相对论冲击模拟测量。在准垂直冲击中，离子或电子中不存在非热幂律。准平行激波中的离子加速效率表明，可能存在轻度相对论性准平行激波的天体-例如，活动星系核或微类星体的喷流-可能是宇宙射线及其次级辐射（如伽马射线和中微子）的重要来源。
2018-09-28 astro-ph.HE
Shock breakout from mildly relativistic ejecta in a dense wind: the case of EP260321a/SN 2026gzf
University of Tokyo（东京大学）；Kyoto University（京都大学）
对爱因斯坦探针探测到的X射线瞬变源EP260321a进行激波突破建模，用半解析模型追踪超新星抛射物与致密风状星际介质相互作用，结果表明SBO观测可灵敏探测核心坍缩前剥离包层超新星前身的质量损失。
2026-10-08 astro-ph.HE
Monte-Carlo simulations of fast Newtonian and mildly relativistic shock breakout from a stellar wind
致密恒星被厚厚的恒星风包围，其强烈的爆炸会驱动一个快速（$>0.1c$）辐射介导激波（RMS）在恒星风中传播，一旦光子开始从激波过渡层逃逸，最终会逐渐爆发。在特别强的或非球面的爆炸中，激波速度甚至可能是相对论性的。突破信号的性质取决于突破阶段冲击的动力学和结构。在这里，我们提出，第一次，快速牛顿和温和的相对论冲击，使用自洽蒙特卡罗模拟有限RMS与辐射损失计算的爆发发射的光谱和光变曲线。我们发现一个强烈的依赖于冲击波速度的$νF_ν$峰值，范围从$\sim 1$千电子伏的$v_s/c=0.1$的$\sim 100$千电子伏的$v_s/c=0.5$，与转移到较低的能量损失增加。对于所研究的所有情况，峰以下的光谱显示出几乎平坦的分量（$F_ν\sim ν^0$），该分量向下延伸到断裂频率，在该断裂频率以下吸收变得重要。这意味着比迄今预期的更明亮的光学/UV发射。计算出的光变曲线显示，在代表性条件下，光变曲线在几十到几百秒内逐渐上升。文中还讨论了该方法在SN 2008 D/XRT 080109中的应用和探测限。我们预测eROSITA的检出率约为每年1例。
2020-06-25 astro-ph.HE
Synchrotron break frequencies of mildly-to-highly relativistic outflows observed off-axis
针对中等至高度相对论性无碰撞激波产生的同步辐射，推导了轴外传播等离子体元辐射断裂频率的解析公式，提升参数估计精度，为致密天体并合等事件观测提供支持。
2024-12-02 astro-ph.HE
Non-thermal emission from mildly relativistic dynamical ejecta of neutron star mergers
预计双中子星合并会产生快速的动力学喷出物，具有温和的相对论速度，延伸到$β=v/c>0.6$。我们考虑无线电X射线同步辐射产生的碰撞冲击驱动的快速喷射到星际介质。解析表达式给出了球形喷出物与打破幂律质量（或能量）分布，$M(>γβ)\propto(γβ)^{-s}$与$s=s_{\rm KN}$在$γβ<γ_0β_0$和$s=s_{\rm ft}$在$γβ>γ_0β_0$（其中$γ$是洛伦兹因子）。对于合并计算结果的参数值特征-一个“浅”的质量分布，$1<s_{\rm KN}<3$，为大部分的喷出物（在$γβ\approx 0.2$），和一个陡峭的，$s_{\rm ft}>5$，“快尾”的质量分布-我们的模型提供了一个准确的（百分之十的）描述的流量的演变，包括在减速阶段，亚相对论性膨胀。这是一个显着的改进，较早的结果，根据外推的结果有效的$γβ\gg1$或$\ll1$到$γβ\approx1$，高估了一个数量级的典型参数值的流量。它将使人们能够从今后对非热发射的测量中更可靠地推断出喷出物的参数。对于合并事件GW 170817，“快尾”的存在预计将在$\sim10^4$天的时间尺度上产生可检测的无线电和X射线通量。
2022-11-28 astro-ph.HE
Compton scattering of blackbody photons by relativistic electrons
我们提出了简单而准确的分析公式的康普顿散射率的相对论电子集成的黑体种子光子的能量分布。各向异性散射，其中到达从一个方向的黑体光子被散射到另一个方向的各向异性电子分布，和各向同性种子光子的散射被认为是。相对论性电子对来自恒星或宇宙微波背景辐射的黑体光子的康普顿散射发生在微类星体、碰撞风双星、超新星遗迹、星际介质和太阳附近。
2013-09-18 astro-ph.HE
Mildly relativistic magnetized shocks in electron-ion plasmas I. Electromagnetic shock structure
磁化电子离子等离子体中的温和相对论冲击的研究与二维动力学粒子在细胞模拟前所未有的高分辨率和大规模的条件下，可能会发现在blazar核心的内部冲击。离子尺度效应引起激波表面的波纹，其性质在一定程度上取决于平均垂直磁场的结构，即在模拟平面内或在模拟平面外。我们发现，同步脉泽不稳定性持续操作在温和的相对论冲击与理论预测一致，并产生相干发射的上游传播的电磁波。激波阵面波纹在两种平均场结构中都被激发，并产生有效的波放大。这些波与上游等离子体的相互作用产生静电尾场。
2020-12-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A mildly relativistic outflow from the energetic, fast-rising blue optical transient CSS161010 in a dwarf galaxy
本文介绍了CRTS-CSS 161010 J 045834 -081803（以下简称CSS 161010）在t=69-531天的X射线和射电观测结果。CSS 161010显示发光X射线（$L_x\sim5\times 10^{39}\,\rm{erg\,s^{-1}}$）和无线电（$L_ν\sim10^{29}\,\rm{erg\,s^{-1}Hz^{-1}}$）发射。无线电辐射在瞬间爆炸后约100天达到峰值，并迅速衰减。我们解释这些意见的背景下，同步辐射从扩大冲击波。CSS 161010在约100天时以速度$Γβc\ge0.55c$发射了一个轻度相对论性外流。这比非相对论性AT 2018 cow（$Γβc\sim0.1c$）更快，更接近ZTF 18 abvkwla（63天时的$Γβc\ge0.3c$）。CSS 161010的初始动能（$E_k\gtrsim10^{51}$ erg）与长伽玛射线暴（GRB）相当，但与轻度相对论外流耦合的喷出物质量明显更大（$\sim0.01-0.1\,\rm{M_{\odot}}$）。这与缺乏观测到的伽马射线是一致的。发光的X射线是由与同步加速器无线电发射不同的发射组件产生的。CSS 161010位于一个矮星系中，距离约150 Mpc，恒星质量为$M_{*}\sim10^{7}\,\rm{M_{\odot}}$，比恒星形成速率为$sSFR\sim …
2020-05-23 astro-ph.HE
Hours-long Near-UV/Optical Emission from Mildly Relativistic Outflows in Black Hole-Neutron Star Mergers
本文首次对黑洞-中子星并合中轻度相对论性外流的早期近紫外/光学辐射进行建模，发现喷流驱动的茧冷却辐射可在并合后数小时产生峰值绝对星等约-15的明亮信号，并预测了Rubin Observatory和ULTRASAT的探测能力。
2023-08-08 astro-ph.HE
Some Implications of inverse-Compton Scattering of Hot Cocoon Radiation by relativistic jets in Gamma-Ray Bursts
长伽马射线暴（GRB）的相对论喷流被热茧包围，热茧在喷流从祖星冲出时限制喷流。这些茧是X射线光子的丰富来源，这些X射线光子可以被相对论性喷流中的电子逆康普顿（IC）散射到MeV-GeV能量。我们提供了详细的估计IC流量之间的各种相互作用的X射线光子和相对论性喷流，并描述了我们可以了解伽玛暴喷流和祖星从检测（或上限）这些IC散射光子。
2014-02-11 astro-ph.HE
Inverse Compton Emission and Cooling of Relativistic Particles Accelerated at Shear Boundary Layers in Relativistic Jets
本文通过粒子网格模拟研究AGN与GRBs喷流剪切边界层中的粒子加速及逆康普顿冷却，发现强各向异性康普顿辐射或可解释多普勒因子危机。
2023-11-08 astro-ph.HE
Mildly relativistic magnetized shocks in electron-ion plasmas -- II. Particle acceleration and heating
本文用前所未有的高分辨率二维粒子模拟方法研究了电子-离子等离子体中弱相对论磁化冲击下粒子的加速和加热。电子在冲击波处被超绝热加热，并且从质子到电子的大部分能量转移发生在冲击波处或冲击波下游。我们是第一个证明，冲击波涟漪是至关重要的电子在冲击波。它们与质子的比例远低于均分。下游的电子光谱近似热与有限的超热幂律分量。我们的研究结果进行了讨论的背景下，尾流场加速和建模的电磁辐射耀变体核心。
2021-01-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Expansion of a mildly relativistic hot pair cloud into an electron-proton plasma
用二维粒子模拟方法研究了温度为1 MeV的电子和正电子的电荷中性云在未磁化等离子体中的膨胀。对流出驱动孤立波周围的质子。它们的双极电场吸引流出对云的电子并排斥正电子。这些场可以反射一些质子，从而将它们加速到几乎1 MeV。因此，离子声孤立波是一种有效的手段耦合能量从对云质子。电子和正电子被电场散射，使它们的膨胀速度减慢到非相对论速度。只有一个稀释对流出达到膨胀速度预期从云的热速度。它的正电子比它的电子更有活力。随着时间的推移，对云致密缓慢移动部分的前部会产生不稳定性，从而磁化等离子体。不稳定性是由流出的正电子与质子的相互作用驱动的。这些结果揭示了磁场是如何产生的，以及离子是如何在成对加载的天体物理喷流和风中加速的。
2018-06-03 astro-ph.HE
Relativistic supernova ejecta colliding with a circumstellar medium: an application to the low-luminosity GRB 171205A
我们对最近发现的低光度伽马射线暴（GRB）171205 A进行了多波长光变曲线模拟。排放模型是基于相对论喷出物-拱星介质（CSM）相互作用的情况下。以中等相对论速度运动的自由膨胀的球形喷出物与CSM碰撞产生反向和正向激波，这些激波耗散了中等相对论喷出物的一部分动能。我们发现，早期的伽马射线发射，随后的X射线尾巴可以很好地解释了辐射扩散出来的冲击气体。温和的相对论喷出物的动能$5\times10^{50}$ erg和风一样的CSM的质量损失率为几个$10^{-4}\ M_\odot$年$^{-1}$的风速$10^3$公里秒$^{-1}$，延伸到$\sim 3\times 10^{13}$厘米，需要考虑伽玛射线光度和持续时间的伽玛射线暴171205 A。我们还计算了光学厚度阶段后的光球和非热辐射，可以拟合后期的X射线、光学和射电光变曲线。我们的研究结果表明，相对论喷射-CSM相互作用可以是一个潜在的电源低光度伽玛暴和其他X射线明亮的瞬变。
2018-11-08 astro-ph.HE
Thermalization of the mildly relativistic plasma
在最近的文献[1]中，我们采用动力学处理和数值求解相对论Boltzmann方程，研究了非平衡对等离子体向热平衡态的过渡。结果表明，能量范围为0.1-10 MeV的等离子体首先在t_{k} <10^{-14} sec的时间尺度上达到动力学平衡，在康普顿、巴巴和莫勒散射等二元相互作用以及对的产生和湮灭之间存在细致平衡。随后，电子-正电子-光子等离子体在时间尺度t_{th} <10^{-12}秒上接近热平衡，所有的直接和逆反应都达到了细致平衡。在本文中，我们系统地介绍了[1]中所使用的计算方案的细节，以及推广我们的处理，考虑到对等离子体的质子加载。当质子负载较大时，质子首先通过质子-质子散射热化，然后通过质子-电子散射与电子-正电子-光子等离子体热化。在相反的情况下，小质子加载质子-电子散射占主导地位的质子-质子之一。因此，在所有情况下，等离子体，甚至与质子混合，达到热平衡配置的时间尺度t_{th} <10^{-11}秒。我们表明，它是至关重要的，以占不仅二进制，但也三重直接和反向之间的相互作用，电子，正电子，光子和质子。给出了几个明确的例子，并确定相应的时间尺度达到动力学和热平衡。
2009-01-30 astro-ph.HE
Dynamical properties of mildly relativistic ejecta produced by the mass-loading of gamma-ray burst jets in dense ambient media
本文通过三维相对论流体力学模拟研究了GRB喷流与致密星周介质相互作用产生的轻度相对论抛射物，发现其密度结构具有普适的幂律分布，并探讨了其与GRB成协超新星及快速蓝色光学暂现源的联系。
2024-06-11 astro-ph.HE
Observation of the growth of a magnetic vortex in the transition layer of a mildly relativistic oblique plasma shock
二维粒子模拟模拟了两个电子-离子等离子体云沿准平行磁场的碰撞。碰撞速度为0.9c，密度比为10。在稠密云的前部形成电流片，其中电子和磁场与离子达到能量均分。由螺线管和环形磁场组成的结构在该薄片中生长。它类似于无力球斑的环面横截面，可以提供伽马射线暴（GRB）喷流中快速发射所需的相干磁场。
2010-03-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
General relativistic polarized radiative transfer with inverse Compton scatterings
我们提出了{ \tt radpol} -一个数值方案，用于集成多频偏振辐射转移方程沿射线在弯曲时空中传播。该方案包括辐射过程，如同步辐射，吸收，法拉第旋转和转换，并首次，相对论康普顿散射包括光偏振的影响。该方案是完全协变的，并且适用于对无线电- $γ$ -射线发射及其极化进行建模，相对论喷流和吸积流到黑洞和其他奇异物体上，这些物体在替代度规理论中描述，并以半解析或与时间相关的磁流体动力学模拟建模。我们进行了一些测试，以验证实施的数值算法，处理光偏振弯曲时空。我们展示了应用该计划来模拟宽带发射光谱从相对论热，几何厚冠状流入周围的超大质量黑洞的磁盘模型实现在广义相对论磁流体动力学模拟。
2019-11-25 astro-ph.HE
Non-thermal emission from mildly relativistic dynamical ejecta of neutron star mergers: spectrum and sky image
本研究针对中子星并合中等相对论动力学抛射物产生的非热辐射，推导了自吸收频率、冷却频率及发射区域角大小的解析表达式，并验证其与数值计算高度吻合，显著优于早期估计。
2024-05-24 astro-ph.HE
Using PIC and PIC-MHD to investigate cosmic ray acceleration in mildly relativistic shocks
本研究针对轻度相对论激波中宇宙射线加速机制问题，结合PIC模拟测定离子注入率，采用PIC-MHD方法建模激波大尺度演化，可实现更大规模更长时长的模拟研究。
2023-08-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Cocoon formation by a mildly relativistic pair jet in unmagnetized collisionless electron-proton plasma
通过模拟温度为400 keV的电子和正电子云的膨胀，以平均速度0.9 c（$c:$光速）通过最初未磁化的电子-质子等离子体与粒子在细胞（PIC）模拟，我们发现了一种机制，准直成喷流对云。在静止的质子和运动的正电子之间会产生一种平行不稳定性。它的磁场校准正电子，并将静电冲击驱动到电子质子等离子体中。磁场的作用就像一个不连续点，它将被冲击的周围等离子体中的质子（被称为外茧）与喷流的内部区域分开。外茧沿射流轴线以0.15c的速度膨胀，垂直于射流轴线以0.03c的速度膨胀，射流的定向流动能量在内茧中转化为磁能。磁不连续性不能将周围的电子与喷流电子分开。这两个物种迅速混合，变得难以区分。的正电荷载流子的空间分布是在协议的环境材料和射流材料的分布预测的流体动力学模型，除了稀释的正电子流出，是由在射流的头部的电磁场加速。
2018-11-09 astro-ph.HE
A Temporal Analysis Indicates a Mildly Relativistic Compact Jet in GRS~1915+105
我们对X射线双星部分同步辐射自吸收致密喷流（以下简称致密喷流）的射电形态和运动学的认识，大部分是基于对具有最突出致密喷流的GRS~1915+105的观测。然而，在文献$0.07 < v/c < 0.98$中，紧凑型射流总体速度$v$约束较差。尽管存在这种不确定性，致密喷流通常与活动星系核中的相对论喷流统一起来。我们估计了$v$作为GRS~1915+105喷流在“高原状态”（HPS）的时间分析的一部分。我们将HPS定义为显示硬X射线谱和与连续$>7$天的15 GHz通量密度$>70$ mJy相关的低水平长期（$>10$ s）X射线活动的状态。射电发射与致密喷流发射有关。两个HPS在其终止期间在15 GHz下监测，e-折叠时间为3.8小时和8.6小时。我们结合这个时间尺度的VLBA图像的线性源的空间变化的规模之前，这些HPS之一的衰落，以估计喷射速度。我们的假设，无线电发射率的减少传播作为一个近似的不连续的HPS喷流（留下一个弱喷流在其尾流）表明$0.17 <v/c< 0.43$。这与唯一的其他现有的$v$的估计，直接从无线电图像，多普勒增强产生的喷流不对称性密切相关。
2016-03-24 astro-ph.HE
Covariant Compton Scattering Kernel in General Relativistic Radiative Transfer
协变散射核是自洽广义相对论辐射转移方程的核心部分。不幸的是，迄今为止还没有具有良好动态能量范围的协变康普顿散射核的显式封闭形式表达式。这样一个表达式是必不可少的，以获得数值解的广义相对论辐射转移方程在复杂的天体物理设置，强散射效应耦合高度相对论流和陡峭的重力梯度。此外，这必须以有效的方式进行。利用自洽协变方法，导出了任意能量范围内康普顿散射核的封闭表达式。本文将散射核及其角矩用超几何函数表示，并给出了它们的导数。我们还评估了内核和它的时刻数值，评估各种技术的计算。最后，我们证明了我们的封闭形式的表达式产生与以前的计算相同的结果，采用完全数值计算方法，仅适用于更严格的设置。
2013-05-26 astro-ph.HE
Non-thermal photon production via bulk comptonization at supernova shock breakout
我们研究了超新星爆炸冲击波爆发时，体康普顿化过程在热光子传播中的作用。我们使用的流体动力学模型的基础上的自相似的解决方案的冲击爆发。光子的传播是由蒙特卡罗技术处理。模拟结果成功地再现了幂律谱的X射线观测XRF 080109/SN 2008 D，如果一个温和的相对论激波速度被假定。一些辐射过程，光电离，辐射复合，和自由-自由吸收的发射光子的传播的影响进行了研究。结果表明，它们对Ib型和Ic型超新星的母星光谱几乎没有影响。在球形爆炸假设下计算的光变曲线表明，要求原始半径为$/sim 10^{13}$ cm。
2010-06-26 astro-ph.HE
The beaming pattern of External Compton Emission from relativistic outflows
微类星体、活动星系核和伽玛暴中相对论运动源（如喷流）辐射的光束模式是理解这些物体中加速和辐射过程的关键问题。在本文中，我们介绍了一种形式主义的基础上的光子传输方程的解决方案，研究电子加速的喷射和向上散射的低能辐射场的外部起源（所谓的外部康普顿场景）的光子产生的发射光束图案。该形式主义允许我们处理非平稳，非均匀和各向异性的电子分布，但假设均匀/各向同性和不变的目标光子场。我们证明了EC辐射的角度和光谱特性的电子分布的各向异性的不可忽略的影响。
2013-08-23 astro-ph.HE
Comptonization of cosmic microwave background by cold ultra-relativistic electron-positron pulsar wind and origin of ~100 GeV lines
以前，[1207.0458]提出了费米/LAT [1205.4700]在银河系中心区域观察到的~100 GeV的窄伽马射线线状特征的天体物理解释。[1207.0458]的模型是基于冷的超相对论正负电子脉冲星风对外部紫外线/X射线辐射的逆康普顿散射。我们指出，超宽的~30 MeV分量应来自于宇宙微波背景辐射的康普顿化。我们估计这个组件的主要参数，并表明，它可以检测到MeV的望远镜，如CGRO/COMPTEL。CGRO/COMPTEL未确认源GRO J1823-12的位置接近超过105-120 GeV的发射（[1205.4700]的Reg.1），可以解释为支持~100 GeV狭窄特征的天体物理模型的论据。
2015-09-07 astro-ph.HE
Cooling Rates for Relativistic Electrons Undergoing Compton Scattering in Strong Magnetic Fields
对于高场磁星和磁星中硬X射线和伽马射线发射的内磁层模型，共振康普顿上散射预计是产生连续辐射的最有效过程。这部分是由于从恒星表面到内磁层中假定的辐射耗散区域的热软光子浴的接近。此外，由于散射过程在回旋频率处变得共振，因此有效截面超过经典汤姆逊值两个数量级以上，从而提高了连续谱产生和相对论电子冷却的效率。本文提出了这个过程中的电子冷却率的计算，这是需要从这样的高磁化率的非热辐射的共振康普顿模型。计算的速率扩展以前的计算磁汤姆逊冷却域的相对论量子效应，采样附近和以上的量子临界磁场的44.13太高斯。这是第一次完全相对论性的，量子磁康普顿冷却率的电子，它采用了传统的约翰逊和李普曼截面，和一个较新的索科洛夫和Ternov（ST）制定的康普顿散射在强磁场。这样的ST形式主义是正式正确的处理自旋相关的影响，是重要的回旋共振，并没有解决之前的背景下，冷却康普顿散射。正如预期的那样，当反冲和Klein-Nishina减少变得重要时，QED效应被观察到大大降低了熟悉的磁汤姆逊结果的外推率。
2011-03-17 astro-ph.HE
Particle Acceleration in Mildly Relativistic Shearing Flows: the Interplay of Systematic and Stochastic Effects, and the Origin of the Extended High-energy Emission in AGN Jets
活动星系核（AGN）大尺度喷流中扩展X射线辐射的起源对传统的加速和辐射模型提出了挑战。虽然电子同步辐射被认为是最可行的辐射机制，但连续大尺度X射线结构的形成仍然是一个悬而未决的问题。由于天体物理射流预计将表现出一些湍流和剪切运动，我们在这里调查的剪切流的潜力，以促进延长粒子的加速，并评估其对所得粒子分布的影响。我们的处理结合了系统剪切和随机二阶费米效应。我们发现，对于适用于大规模活动星系核喷流的典型参数，随机二阶费米加速，它总是伴随着剪切粒子加速，可以发挥重要的作用，在促进整个过程中的粒子粒子加速。我们研究了随时间变化的粒子分布的存在下，二阶费米加速，剪切加速，和同步加速器的损失，使用一个简单的福克-普朗克方法，并提供插图可能出现的复杂的（多组分）粒子能量分布与不同的光谱分支。我们提出了适用于大规模活动星系核喷流的典型参数的例子，表明了理解扩展X射线发射和超高能宇宙射线起源的基本过程的相关性。
2017-06-04 astro-ph.HE
HEROIC: 3D General Relativistic Radiative Postprocessor with Comptonization for Black Hole Accretion Discs
我们描述HEROIC，相对论辐射后处理器代码HERO在以前的文件中描述的升级版本，但现在包括康普顿化。HEROIC通过Kompaneets方程对康普顿化进行建模，在短特征辐射求解器中使用源函数的二次近似。它采用了一种简单的形式的加速lambda迭代处理高散射不透明度的区域。除了求解辐射场，HEROIC还通过应用辐射平衡条件求解气体温度。我们提出了HEROIC中Comptonization模块的基准测试和简单的1D和3D散射问题。我们还测试的能力的代码来处理各种相对论效应，使用模型大气和吸积流在黑洞时空。本文介绍了HEROIC在吸积盘广义相对论MHD模拟中的两个应用。一个应用是在黑洞周围的薄吸积盘上。我们发现，在光球层以下的气体在多维HEROIC解决方案是近等温的，很大的不同，从以前的解决方案的基础上的一维平面平行大气。第二个应用是几何厚辐射为主的吸积盘吸积在11倍的爱丁顿率。多维HEROIC解表明，对于在轴上向下看极漏斗的观测者，各向同性的等效光度可能超过爱丁顿极限的10倍，即使光谱看起来仍然是热的，没有相对论性光束的迹象。
2015-10-15 astro-ph.HE
Comptonization of photons near the photosphere of relativistic outflows
本文讨论了在超相对论膨胀出流光球中光子谱的形成。我们使用Fokker-Planck近似的玻尔兹曼方程，并得到广义Kompaneets方程，它考虑了各向异性分布的光子附近的光球。这个方程数值求解相对论稳定风和观测到的频谱与以前的研究一致。我们还研究了在这种外流中，不同温度对半径的依赖关系的光球辐射。特别是，我们发现，对于$T\propto r^{-2}$的带低能量光子指数所观察到的光谱是$α\simeq -1$，通常观察到的伽马射线暴。
2013-08-08 astro-ph.HE
Spectral evolution of mildly relativistic electrons in solar flares
New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院）；Institut für Sonnenphysik (KIS)（太阳物理研究所）
研究太阳耀斑中负责微波发射的轻度相对论电子光谱演化，通过观测十二次耀斑的微波发射，发现其遵循软-硬-软模式，光谱指数范围广，与发射通量和亮度温度相关，揭示了耀斑中粒子加速的固有属性。
2026-07-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiation driving and heating of general relativistic jets under Compton scattering regime
研究了吸积盘强辐射与定常的一般相对论性喷流的相互作用。辐射场在康普顿散射下将动量和能量赋予流出的射流。结果，射流获得动量，同时被加热。根据其基本性质，射流可分为A、B和C型。我们发现A型喷流可以发生激波转捩。它还表明，在康普顿散射制度，辐射可以驱动射流开始与非常小的热能在基地（B和C型射流）。这样，辐射甚至可以以相对论性跨音速喷流的形式加速束缚物质（广义伯努利参数$E<1$）。这与汤姆逊散射区中的辐射驱动射流形成鲜明对比，汤姆逊散射区中的跨音速射流仅针对$E>1$获得。我们还表明，对于一个给定的光盘光度，射流在康普顿散射制度表现出最小的终端速度，不像在汤姆逊散射域。此外，吸积盘光度和喷流等离子体成分的影响进行了研究。${{\rm e}^--{\rm p}^+}$喷流被加速到大约几个洛伦兹因子，而对于轻子主导的喷流，最小洛伦兹因子在中等圆盘亮度下超过$10$，在高亮度圆盘上可以达到几十。
2018-10-26 astro-ph.HE
Polarization-sensitive Compton scattering by accelerated electrons
我们描述了升级到一个数字代码，计算同步和逆康普顿发射相对论等离子体，包括全极化。引入的升级涉及散射内核，现在能够散射非热电子布居上的偏振和非偏振光子。我们描述的计划来解决这个问题，我们测试的数值代码对已知的解析解。最后，使用升级后的代码，我们预测光的偏振，散射的次相对论热或相对论热和非热自由电子。升级后的代码能够更逼真地模拟与吸积致密物体相关的等离子体射流的排放。
2022-10-03 astro-ph.HE
Magnetic field amplification and electron acceleration to near-energy equipartition with ions by a mildly relativistic quasi-parallel plasma protoshock
伽马射线暴的瞬发辐射是由辐射的超相对论电子产生的。内部冲击波通过恒星内爆产生的喷流传播，预计会放大磁场并加速电子。我们探讨了密度不对称性&准平行磁场对等离子体云碰撞的影响。二维相对论PIC模拟模拟了在准平行磁场存在下两个等离子体云的碰撞。云密度比为10。在每个云中，离子和电子的密度以及131 keV的温度是相等的。质量比为250。确定了电子的峰值洛伦兹因子，以及云碰撞边界处的磁场的方向和强度。与初始等离子体流动方向正交的磁场分量被放大到超过冲击压缩预期的值一个数量级。由于这种放大，形成的冲击是准垂直的，这是由响应于入射的上游电子和离子的不同偏转而产生的电流片引起的。电子偏转意味着上游电子和离子的电荷分离;产生的电场将电子拖过磁场，于是它们获得了与离子相当的相对论质量。我们演示了如何磁场结构类似的截面的通量管增长的冲击过渡层的电流片。产生等离子体增强，以及正交磁场条纹的特征。局部磁泡形成。在激波过渡层得到了离子、电子和磁能的能量均分。电子辐射可以提供种子光子群，该种子光子群可以通过次级过程（例如，逆康普顿）被激励。
2010-10-06 astro-ph.HE
X-ray evidence for a mildly relativistic and variable outflow in the luminous Seyfert 1 galaxy Mrk509
越来越多的证据表明，蓝移的铁钾吸收线的存在，在一些无线电安静的活动星系核和类星体。这些可能是探测超大质量黑洞附近流动动力学的基础。在这里，我们的目的是验证和更好地表征存在这样的铁K吸收在~8-10 keV的发光塞弗特1星系Mrk 509，这些研究的最有前途的目标之一。我们提出了一个全面的光谱分析的六个XMM-牛顿观测的源（共约200 ks），专注于详细和系统的搜索吸收功能的高能量数据。我们检测到几个吸收功能在静止帧能量~8-8.5 keV和~9.7 keV。这些线与类H铁Ka和Kb壳层折射产生的线是一致的，这些壳层折射与具有~0.14-0.2 c的温和相对论速度的流出相关联。线被发现是可变的能量和，边缘强度，这意味着无论是柱密度，几何形状和/或电离结构的流出物的变化是常见的，在这个源。
2009-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
The synchrotron-self-Compton spectrum of relativistic blast waves at large Y
最近的分析多波长光变曲线的伽马射线暴余辉点的磁湍流值远低于规范的$\sim1\,$ \%的均分，在协议的理论预期的微湍流产生的冲击前兆，然后衰减下游的冲击前通过碰撞阻尼。作为直接结果，康普顿参数$Y$在爆炸中可以取大值。在存在衰减的微湍流和/或作为逆康普顿冷却的Klein-Nishina抑制的结果，$Y$参数携带对电子洛伦兹因子的非平凡依赖性，其修改同步加速器和逆康普顿分量的光谱形状。本文提供了详细的计算，这种同步自康普顿谱在这个大$Y$制度，占衰减微湍流的可能性。它计算预期的时间和频谱指数$α$和$β$通常定义的$F_ν\,\propto\,t_{\rm obs}^{-α}ν^{-β}$在各种频谱域。本文还预测了非常高的能量的光子通量，特别是，它表明，大$Y$制度将意味着探测率的伽马射线暴在$>10\,$ GeV比目前预期的几倍。
2015-08-31 astro-ph.HE
X-ray Polarization in Relativistic Jets
利用蒙特卡罗模拟研究了活动星系核（AGN）中相对论喷流的康普顿化X射线的偏振特性。我们考虑三个方案通常提出的观测到的X射线发射活动星系核：康普顿散射的黑体光子从吸积盘;散射的宇宙微波背景（CMB）的光子;和自康普顿化的喷射电子发射的固有偏振同步辐射光子。我们的模拟表明，对于盘和CMB光子的康普顿化，散射光子的偏振度随着相对于射流轴的观察倾斜角而增加。在这两种情况下，最大线偏振约为20%。在同步辐射自康普顿化（SSC）的情况下，我们发现所产生的X射线偏振强烈地依赖于种子同步辐射光子注入位置，当同步辐射位于射流底部附近时，典型的分数偏振约为P = 10 - 20%，而对于整个射流均匀辐射的情况，P = 20 - 70%。这些结果表明，X射线偏振测量可能能够提供独特的线索，以确定在相对论射流中的粒子加速网站的位置。特别地，如果同步加速器光子在整个射流中准均匀地发射，则观察到的X射线偏振度对于竞争的X射线发射机制（同步加速器、SSC或外部康普顿化）中的每一个都可以充分不同，以确定哪一个是主导过程。然而，单独的X射线偏振法不太可能区分盘状和CMB康普顿化。
2009-02-10 astro-ph.HE
Inverse Compton Emission from Relativistic Jets in Binary Systems
从几个微类星体中探测到的伽马射线发射可以由相对论电子通过逆康普顿散射发射产生。特别是，从天鹅座X-3探测到的GeV辐射，以及它的轨道相位依赖性，强烈地表明发射电子在相对论性喷流中被加速，并且光学伴星提供了主要的目标。在这里，我们研究的相对论性喷流的情况下，与粒子输运的框架内的影响。我们发现，即使在最紧凑的双星系统，与天鹅座X-3的参数相似，粒子输运可以有一个GeV的光变曲线的重大影响，除非喷流是缓慢的，$β< 0.7$。在更广泛的二元系统中，粒子输运的强烈冲击几乎是不可避免的。因此，即使对于像天鹅座X-3这样非常紧凑的系统，粒子输运也会显著影响单区模型根据GeV光变曲线的形状来推断伽马射线产生点的性质的能力。我们的结论是，对伽马射线光谱的详细研究可以进一步限制天鹅座X-3中伽马射线发射体的结构和其他性质，尽管这样的研究应该考虑伽马-伽马衰减，因为它可能强烈影响$5\rm\,GeV$以上的光谱。
2018-08-29 astro-ph.HE
Electron Tail Suppression and Effective Collisionality due to Synchrotron Emission and Absorption in Mildly Relativistic Plasmas
针对质子-硼11聚变中同步辐射损失的问题，提出基于新黑体同步辐射扩散算符的Fokker-Planck算符，发现磁镜等离子体中相对论垂直动量下电子尾部被显著抑制，辐射低于麦克斯韦-朱特纳分布预测。
2024-07-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
HST unveils a compact mildly relativistic Broad Line Region in the candidate true type 2 NGC 3147
NGC 3147被认为是真正的第2型活动星系核的最佳例子：一个无遮蔽的活动星系核，基于未被吸收的致密X射线连续谱，缺乏宽线区（BLR）。然而，NGC 3147非常低的光度意味着一个紧凑的BLR，它产生非常宽的线条，很难在占主导地位的背景星系中检测到。窄缝（0.1“x0.1”）的HST光谱允许我们排除大部分的宿主星系的光，并揭示了一个H $α$线与一个非常广泛的基础（FWZI $\sim27\,000$ km s $^{-1}$）。线剖面显示了一个陡峭的蓝翼和一个扩展的红翼，这与一个温和的相对论性薄吸积盘线剖面的特征相匹配。它确实很好地拟合了一个在$i\sim23^\circ$上的薄盘上的近似面，其内半径为$77\pm15$ r $_g$，这与根据$R_{\rm BLR} \sim L^{1/2}$关系对$62^{+18}_{-14}$ r $_g$的预测相匹配。这一结果对真正的2型活动星系核的存在提出了质疑。此外，薄盘，它在$L/L_{\rm Edd}\sim10^{-4}$系统中延伸到100 r $_g$以下的检测，与当前在极低吸积速率下的吸积流配置的观点相矛盾。
2019-05-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simple analytical approximations for treatment of inverse Compton scattering of relativistic electrons in the black-body radiation field
相对论性电子的逆康普顿散射是不同环境中γ射线产生的主要机制之一。通常，IC散射的目标光子由黑色（或灰色）体辐射主导。在这种情况下，IC辐射特性的精确处理需要对普朗克分布进行数值积分。形式上，解析积分也是可能的，但它们会导致一系列的几个特殊功能;这限制了这些表达式的使用效率。这项工作的目的是推导近似的解析表示，这将提供足够的准确度的计算的能量谱的上散射辐射，电子能量损失率，和发射的光子的平均能量。这样的公式已经通过合并分析渐近极限得到。这些表达式中的系数通过对数值积分的结果进行最小二乘拟合来计算。简单的分析介绍，获得的各向同性和各向异性的目标辐射场，提供足够的（一样好的$1\%$）广泛的天体物理应用的准确性。
2014-01-24 astro-ph.HE
Particle-in-cell simulation of a mildly relativistic collision of an electron-ion plasma carrying a quasi-parallel magnetic field: Electron acceleration and magnetic field amplification at supernova shocks
接近SNR冲击的等离子体过程导致磁场的放大和电子的加速，将它们注入扩散加速机制。本文研究了由电子和离子组成的两个等离子体云以0.5c的速度碰撞时电子的加速和B场的放大。一个准平行的引导磁场，云密度比为10和等离子体温度为25 keV被认为是。在稠密等离子体云的前部形成准平面激波。它是由具有沿引导磁场的电场分量的圆左旋偏振电磁波介导的。它的传播方向接近于引导场的传播方向，并与碰撞边界正交。它具有低频率和等于离子惯性长度的几倍的波长，这将指示接近左手模式（离子哨声）的离子回旋共振频率的色散阿尔芬波，只要频率是适当的。然而，它以超阿尔芬等离子体碰撞速度移动，这表明它是阿尔芬先驱或非线性MHD波，如短大振幅磁结构（SLAMS）。这种波的磁振幅的增长值远远超过准平行引导场和平行模式的结果在准垂直冲击。我们提出的证据，这种模式的不稳定性的四波相互作用。在稠密云上游发展的波引起碰撞边界前的电子加速。离子和电子之间的能量均分建立在冲击和电子被加速到相对论速度。
2009-10-01 astro-ph.HE
The Polarization Behavior of Relativistic Synchrotron Self-Compton Jets
我们描述了一个几何模型的同步辐射和同步辐射自康普顿（SSC）辐射的耀变体喷流，涉及多个发射区与湍流磁场和完全自洽种子光子混合SSC。包括射流发散，粒子冷却和相对论PA旋转（RPAR）的观察者框架的影响，我们发现，多区域模型恢复简单的预测SSC偏振，但描述了新的依赖于射流观看几何形状和区域多重性。增加区域数会降低同步加速器和SSC偏振，但具有不同的缩放。在高能量下同步加速器极化分数$Π_{\rm Sync}$的上升由基本相对论考虑保证，并且由射流不均匀性加强。有限的光传播时间效应可以在远低于$ν_{\rm Sync}$峰的能量下抑制同步加速器偏振。一般来说，$Π_{\rm Sync}$和$Π_{\rm SSC}$与$Π_{\rm SSC}/Π_{\rm Sync}\approx 0.3$相关，但个人的认识可能与这一趋势相去甚远。这项研究使我们能够估计整个SED的$Π$，从而在X射线波段进行预测，这有助于计划{ \it IXPE}和其他即将到来的X射线偏振任务的观测。
2019-09-23 astro-ph.HE
Late-time non-thermal emission from mildly relativistic tidal ejecta of compact objects merger
本文提出半解析方法计算致密天体并合中温和相对论性环状抛射物驱动的同步辐射，揭示其射电图与球对称情形的显著差异，并可用于约束抛射几何与机制。
2024-11-24 astro-ph.HE
Synchrotron Self-Compton Emission by Relativistic Electrons under Stochastic Acceleration: Application to Mrk 421 and Mrk 501
我们研究的适用性的随机电子加速到两个高同步辐射峰值耀变体，Mrk 421和Mrk 501，假设同步辐射自康普顿发射的伽马射线。我们的模型考虑了一个以相对论速度移动的发射区域，在这个区域中，非热电子被加速，并与它们发射的光子一起达到稳态能谱。数值求解了电子和光子的动力学方程，给出了磁流体动力学（MHD）扰动的驻波数谱，这是负责电子加速和逃逸。我们的简单公式似乎再现了两个良好采样的，长期平均的光子光谱。为了将模型拟合到从无线电到X射线波段的发射分量，我们需要比柯尔莫哥洛夫谱更陡的波谱指数和有效的粒子逃逸。虽然该模型提供了一个自然的解释的高能量截止的电子能量分布，导出的物理参数提出了一个问题的能量预算，如果与Alfv{é}n速度的MHD波被假定为加速剂。
2015-02-11 astro-ph.HE
Does the X-ray emission of the luminous quasar RBS 1124 originate in a mildly relativistic outflowing corona?
我们用朱雀星观测到了一颗亮（L_x ~ 6 × 10^44erg/s）射电宁静类星体RBS 1124（z=0.208）。我们报告了一个中等宽的铁（Fe）线和弱的软X射线过剩的检测。X射线数据可以很好地用一个简单的模型来描述，该模型包括幂律X射线连续谱加上它在吸积盘上的反射。如果我们测量到的内部圆盘半径（<=3.8引力半径）与黑洞时空的最内部稳定圆形轨道一致，我们就可以推断，为RBS 1124提供动力的黑洞正在以自旋a>= 0.6的速度快速旋转。在0.5-2 keV波段的软过剩贡献约为15%，大约是在未遮蔽的Seyfert 1星系和类星体中通常观察到的软过剩贡献的一半，这与我们测量的低圆盘反射分数（R_disc ~0.4）一致。低反射率不能由盘截断驱动，这不仅与我们推断的小的内部盘半径不一致，而且最重要的是，与源的辐射有效性质（L_Bol / L_Edd ~1）不一致。一个合理的解释是，X射线日冕是一个失败的喷流的基础（RBS 1124是无线电安静的），实际上是以温和的相对论速度流出。像差减少了圆盘的辐射，因此迫使低于标准的反射分数，并将推断的源固有光度减半，将推导的爱丁顿比从~ 1降低到~0.5。[删节]
2009-09-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic ray acceleration and non-thermal emission from fast luminous optical transient sources
本文结合PIC模拟与蒙特卡罗方法建立温和相对论性MHD外流粒子加速模型，解释FBOTs的非热射电与X射线辐射，并预测其可将宇宙线加速至10 PeV以上、最高约100 PeV。
2024-02-16 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-limited Particle Acceleration in Relativistic Shearing Flows
该研究通过数值求解粒子输运方程并结合解析比较，考察轻度相对论性剪切喷流中受同步辐射限制的Fermi型电子加速，表明其可支持γ_e超过约10^8的分布式加速。
2025-07-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Synchro-Curvature Self-Compton Radiation of Electrons in Curved Magnetic Fields
本文给出了洛伦兹因子服从幂律分布的相对论电子的同步曲率自康普顿辐射谱。我们发现，如果磁场的曲率半径和电子的回旋半径都在一定范围内，则所得到的谱与同步自康普顿辐射谱和曲率自康普顿辐射谱有很大的不同。讨论了电子的冷却和漂移、种子谱中的低能自吸收以及Klein-Nishina截止等因素对图像的影响。我们以伽马射线暴（GRB）为例进行讨论。这一结果将被认为是研究弯曲磁场中相对论电子自康普顿辐射的一种普遍方法，因而可应用于伽玛暴、活动星系核和射电星等天体物理现象。
2010-12-15 astro-ph.HE
Polarization of Compton X-rays from Jets in AGN
利用蒙特卡罗模拟研究了活动星系核相对论喷流康普顿散射X射线的偏振特性。我们考虑三种情况：来自吸积盘的光子的散射、宇宙微波背景（CMB）光子的散射以及喷流内的同步加速器自康普顿化（SSC）。对于热盘光子或CMB光子的康普顿化，在接近90度的视角处获得的最大线性偏振略高于20%。该值随观看倾斜度而减小。对于SSC，最大值可超过80%。角度依赖性是复杂的，并且它随光子注入位置而变化。我们的研究表明，X射线偏振，除了多波长光谱，可以区分某些模型的发射和粒子加速相对论射流。
2009-06-11 astro-ph.HE
