Fast Radio Bursts from non-resonant Alfvén waves and synchrotron maser emission in the magnetar wind
磁星风中非共振阿尔芬波与同步辐射微波发射机制可解释快速射电暴的特征频率和能量学，需高洛伦兹因子和低温度条件。
2025-10-29 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
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
Repeating fast radio bursts from synchrotron maser radiation in localized plasma blobs: Application to FRB 20121102A
本文提出相对论性弱磁化等离子体局域团块中的同步脉泽模型，解释重复 FRB 的窄带谱，并成功再现 FRB 20121102A 的峰值频率与能量分布。
2025-02-16 astro-ph.HE
FRB 20200428 and potentially associated hard X-ray bursts: Maser emission and synchrotron radiation of electrons in a weakly magnetized plasma?
本文提出用弱磁化相对论等离子体团块中的同步脉泽辐射和电子同步辐射统一解释 FRB 20200428 与 SGR 1935+2154 硬 X 射线暴的关联，并通过蒙特卡罗模拟约束团块参数、复现观测谱。
2025-08-26 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
Synchrotron Radiation From Weakly Magnetized Schwarzschild Black Hole
本文考虑一个带电粒子在弱磁化Schwarzschild黑洞（一个静态的黑洞，它被浸入一个恒定的均匀磁场中）的赤道平面内，垂直于磁场，在一个束缚轨道上运动时产生的同步辐射。特别地，我们研究了作用在带电粒子上的洛伦兹力从黑洞向外指向的情况。粒子最初在一个非测地线的束缚轨道上运动，由于同步辐射的作用，它衰减到一个非测地线的圆形轨道。我们研究了这种跃迁，并计算了粒子的辐射功率和能量损失。
2015-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Spectral and Polarization Properties of Coherent Radio Emission from Relativistic Magnetized Pair Plasma Shocks
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本研究通过三维粒子模拟揭示相对论磁化激波同步加速器脉泽辐射的光谱带宽与高线偏振特性，为区分非重复快速射电暴的辐射机制提供可检验特征。
2026-09-28 astro-ph.HE
Studying the Intermittency of Magnetized Interstellar Medium by Synchrotron Polarization Intensity and its Gradient
School of Physics and Electronic Information, Guangxi Minzu University（广西民族大学物理与电子信息学院）；Department of Physics, Xiangtan University（湘潭大学物理系）；Key Laboratory of Stars and Interstellar Medium, Xiangtan University（湘潭大学恒星与星际介质重点实验室）
本文通过同步辐射偏振强度及其梯度研究磁化星际介质的间歇性，发现其受磁化与可压缩性调制，并依赖电子谱指数，SPG可识别精细三维分形结构，协同应用提高探测可靠性。
2026-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma ray emission from magnetized relativistic GRB outflows
我们认为，小俯仰角同步辐射提供了一个重要的耗散机制，必须考虑的相对论磁化伽马射线暴（GRB）的形成模型从新生的黑洞和/或磁星流出。结果表明，如果伽玛暴外流是质子负载的，则这种辐射的光谱能量分布将在0.1-1~MeV的能量带出现尖锐的峰值。如果小俯仰角同步辐射能有效地冷却外流中的相对论粒子，则其峰值能量以下的谱是幂律的，谱指数α ~-1，接近于时间分辨伽玛暴谱的典型谱指数。否则，低能谱指数可以硬到α ~ 0，如在GRB脉冲开始时所观察到的。我们推测，质子加载的磁化γ暴流出的小俯仰角同步辐射对γ暴瞬发辐射的能带分量有显著贡献，而质子引发的电磁级联则对GeV分量有重要贡献。
2010-07-19 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
Double Compton and Cyclo-Synchrotron in Super-Eddington Disks, Magnetized Coronae, and Jets
我们提出了一个扩展的广义相对论辐射磁流体动力学代码HARMRAD占发射和吸收的热循环同步加速器，双康普顿，韧致辐射，低温OPAL不透明度以及汤姆逊和康普顿散射。我们近似的辐射场作为玻色-爱因斯坦分布，并使用辐射数能量动量守恒方程，以跟踪光子硬化。我们进行各种模拟研究这些扩展如何影响磁逮捕磁盘在爱丁顿吸积超爱丁顿率的辐射特性。我们发现，双康普顿占主导地位的韧致辐射的磁盘半径$r\sim 15r_g$（引力半径）在一百倍的爱丁顿吸积率，并在较小的半径在较低的吸积率。双康普顿和回旋同步加速器调节日冕中的辐射和气体温度，而回旋同步加速器调节喷流中的温度。有趣的是，当吸积率下降到爱丁顿时，光学上薄的日冕发展，其气体温度$T\sim 10^9$ K是盘的黑体温度的$\sim 100$倍。我们的研究结果表明，双康普顿和同步加速器在超爱丁顿磁盘，磁化电晕，和射流的重要性。
2016-09-12 astro-ph.HE gr-qc
The early afterglow and magnetized ejecta present in GRB 110731A
最具能量的伽马射线暴GRB 110731 A被费米天文台和斯威夫特天文台以及MOA和GROND光学望远镜从光学到GeV的能量范围观测到。不同时期（从触发时间到800 s以上）的多波长观测表明，风余辉模型能更好地拟合光谱能量分布。我们提出了一个轻子模型的基础上的早期余辉，在恒星风的演变来描述多波长光变曲线的观测。特别地，LAT发射的起源通过来自前向激波的同步辐射和来自反向激波的同步自康普顿发射的叠加来解释。在这个模型中所需的体洛伦兹因子是$Γ\simeq520$，结果表明，喷出物必须磁化。
2015-08-10 astro-ph.HE
Radiative cooling induced coherent maser emission in relativistic plasmas
本文通过从头算高分辨率动理学模拟，首次揭示强磁化介质中经历同步辐射冷却的相对论性等离子体可经由电子回旋脉泽不稳定性自发产生相干线偏振辐射，且辐射损失延长了相干放大持续时间，为脉冲星发射和快速射电暴等天文现象提供了新解释。
2024-09-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
G0.173-0.42: an X-ray and radio magnetized filament near the galactic center
最近探测到的一个与射电灯丝G0.173-0.42相关的X射线灯丝，加上其他四个与X射线对应的非热射电灯丝，在银河系中心内两度内的100多个细长射电结构中，已被确定为同步辐射射电灯丝。同步加速器机制也被提出来解释从X射线灯丝的发射。然而，射电灯丝的起源和高能粒子在射电和X射线中产生同步辐射的加速位置仍然是个谜。利用MeerKAT、VLA、Chandra、WISE和Spitzer等方法，我们给出了G0.173-0.42的结构细节，它由多个射电灯丝组成，其中一个灯丝具有对应的X射线。一条微弱的斜向射电灯丝穿过射电灯丝和X射线灯丝。基于形态学、射电和X射线强度的增亮以及射电光谱指数的变化，我们认为两个磁化细丝之间发生了物理相互作用。我们认为，重联的磁场线在相互作用网站导致粒子加速到GeV的能量。由于TeV相对论粒子的寿命只有$\sim$ 30年，我们也反对同步加速器机制产生X射线发射。相反，我们认为逆康普顿散射机制更有可能解释X射线的发射，它是由位于X射线灯丝北端的太阳光度为10^6的恒星发射的种子光子向上散射而产生的。
2020-10-19 astro-ph.HE
Novel Methods for Simulating Astrophysical Plasmas and the Coherent Emission in Fast Radio Bursts
本文通过一维相对论电磁激波的 PIC 模拟验证同步脉泽相干辐射机制，并提出新的解析粒子推进器以支持更大时间步长的极端磁场等离子体建模。
2025-03-13 astro-ph.HE
Particle acceleration up to the synchrotron burn-off limit in relativistic magnetized turbulence
研究揭示在相对论性磁化湍流中，粒子加速可达到同步辐射熄灭极限，其能量谱在该极限处陡峭上升，为解释高能同步辐射提供新机制。
2025-12-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Influence of Density Distribution on Synchrotron Polarization Dispersion in Magnetized Interstellar Medium
本文提出偏振频率分析（PFA）方法，基于磁流体动力学模拟研究密度与磁场耦合对同步辐射偏振色散的影响，证明PFA可揭示湍流磁场或RM的标度斜率，并适用于LOFAR和SKA观测数据。
2025-08-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Radiative signature of magnetic fields in internal shocks
耀变体和伽马射线暴的常见模型假设，观测到的现象背后的等离子体在某种程度上是磁化的。在这方面，辐射签名的耗散的动能和转换的相对论磁化外流的内部冲击的磁能进行了研究。我们的模型内部冲击所造成的碰撞均匀等离子体壳。我们通过求解碰撞壳层接触面上的黎曼问题来计算壳层相互作用后的流动状态，然后计算由此产生的激波的辐射。在流动光度恒定的假设下，我们发现两个壳层都是弱磁化的（σ< \sim 0.01）和至少一个壳层的σ> \sim 0.01的模型之间有明显的差别。我们得到的辐射效率是最大的模型，其中，无论顺序，一个壳层是弱磁化和其他强磁化。在光谱的逆康普顿部分以及光学、X射线和1GeV光变曲线中观察到弱磁化壳层碰撞和强磁化壳层碰撞之间的实质性差异。我们提出了一种方法来区分弱磁化从磁化的内部冲击的观测通过比较的最大频率的逆康普顿和同步辐射部分的频谱的比例的逆康普顿和同步辐射通量。最后，我们的研究结果表明，LBL耀变体可能对应于几乎没有磁化的流动，而HBL耀变体可能对应于中等磁化的。实际上，通过与实际blazar观测结果的比较，我们得出结论，典型blazar的磁化强度σ < \sim 0.01，内激波模型在这些来源中是有效的。
2012-01-04 astro-ph.HE
Neutrino-antineutrino synchrotron emission from magnetized dense quark matter
基于Kadanoff-Baym形式体系研究致密星中强磁化夸克物质的中微子-反中微子同步辐射，发现该辐射被朗道能级量子化指数抑制，较直接Urca过程低3个数量级，对夸克星冷却无实质性作用。
2025-08-10 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Absorption of strong electromagnetic waves in magnetized pair plasmas
研究强电磁脉冲在磁化电子等离子体中的吸收机制，揭示回旋共振条件的扩展及其对快速射电暴发射模型的约束作用。
2025-12-04 astro-ph.HE
Gamma-ray bursts afterglows in magnetized stellar winds
最近的分析和数值计算工作认为，成功的相对论费米加速需要未受冲击的等离子体的弱磁化，在高洛伦兹因子时更是如此。本文利用相对论费米加速微观物理的“从头算”原理，通过计算在磁化恒星风中传播的伽马射线暴的余辉，验证了这一结论。结果表明，在磁化环境中，人们预计辍学的X射线波段上的亚日尺度的冲击加热电子的同步辐射退出频带。稍后，当爆炸洛伦兹因子下降到某个临界值以下时，费米加速开始起作用，导致标准余辉光曲线的恢复。有趣的是，观测到的衰减与伽马射线暴早期X射线余辉中的快速衰变有相似之处。
2011-08-30 astro-ph.HE
A model for fast extragalactic radio bursts
最近在1 GHz波段发现了毫秒级的脉冲串。有一个强有力的证据表明，它们来自$\sim 1 $ Gpc距离，这意味着非常高的亮度温度。我建议，这些爆发可以归因于同步脉泽发射相对论，磁化冲击。在磁星耀斑开始时，形成了一个强磁化脉冲，它通过相对论性磁星风传播出去，最终到达周围介质中被风膨胀的星云。我表明，所观察到的无线电爆发可以产生的冲击形成的相互作用的磁脉冲与星云内的等离子体。该模型预测了TeV波段的强烈毫秒级爆发，甚至可以从遥远的星系中观察到。
2014-01-26 astro-ph.HE
Polarization Dynamics of X-Ray Synchrotron Emission from a Multi-Zone Blazar Jet
Washington University in St Louis（圣路易斯华盛顿大学）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）
研究通过多区模型解释Mrk 421的X射线极化行为，发现磁重联主导模型能最佳匹配观测数据。
2025-12-23 astro-ph.HE
Synchrotron-Regulated Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence: Emission, Polarization, and Faraday Rotation
Princeton University（普林斯顿大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Maryland（马里兰大学）；Stanford University（斯坦福大学）
该研究通过相对论磁流体动力学模拟结合同步辐射冷却，探究高能天体物理系统中湍流与辐射的关联，发现模拟结果与快速射电暴等天体观测定性相似，揭示湍流在高能天体源辐射及传播效应中的重要作用。
2026-08-18 astro-ph.HE
Auroral Kilometric Radiation -- the Electron Cyclotron Maser Paradigm
极光千米辐射（AKR）是来自行星磁层的强射电辐射的范例。它的观测结果接近电子陀螺频率和/或其低次谐波，表明源等离子体的非热状态。当等离子体进入高能激发状态时产生发射，这导致电子分布函数的变形。在某些条件下，这导致"准相干"发射。我们认为，弱相对论性电子回旋脉塞不稳定性是产生这种辐射的原因。由于大力无线电辐射通常不是{主要}的重要性，在大尺度磁层现象，AKR等，为大尺度磁层物理学的目的，成为被认为是一个边缘问题。在这里，这一概念受到质疑。AKR虽然主要在磁层扰动时期应用于极光区，但只携带总亚暴能量的一小部分。然而，它在极光电离层上层物理学和空间天气研究中具有诊断能力。作为非热等离子体中辐射产生的基本物理问题，它仍然没有得到解决。即使只研究电子回旋脉塞，许多问题仍然悬而未决。在磁层中，通过观测和理论都可以很好地研究这些现象，因为磁层是空间中唯一可以连续进入的地方。最重要的是在这里没有暗示他们应该如何被攻击。它的价值在于它在应用于其他磁化行星、太阳系外行星和强磁化天体时所应发挥的作用，它是一种重要的工具，可以诊断在热、冲击或同步辐射之外的射频范围内产生辐射的物质状态。
2023-02-05 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
GRB 110731A: Early afterglow in stellar wind powered by a magnetized outflow
GRB 110731 A是观测到的能量最高的伽马射线暴之一，能量范围从光学到GeV。先前对瞬发相的分析揭示了与费米观察到的大面积望远镜（LAT）爆发的相似之处：i）高能发射（$> 100$ MeV）的延迟开始，ii）稍后时间的短暂明亮峰值和iii）从这个阶段持续数百秒的时间延长组件。除了瞬发阶段，在不同时期的多波长观测表明，光谱能量分布更好地拟合风余辉模型。我们提出了一个轻子模型的基础上早期的余辉，在恒星风的祖先。我们应用这个模型来解释的时间延长LAT发射和最明亮的LAT峰所表现出的即时相的GRB 110731 A。此外，使用相同的一组参数，我们描述了多波长余辉观测。通过前向激波的同步辐射解释了时间上扩展的LAT、X射线和光通量的起源，并描述了引起反向激波的同步辐射自康普顿发射的最亮LAT峰。该模型中所需的体洛伦兹因子（$Γ\simeq520$）位于大多数LAT探测到的伽马射线暴所需的数值范围内。我们表明，在反向冲击区的磁场强度是$\sim$ 50倍强于在前向冲击区。这一结果表明，对于GRB 110731 A，中央发动机可能夹带着强磁场。
2015-03-25 astro-ph.HE
Standing Shocks in Magnetized Dissipative Accretion Flow around Black Holes
本文研究了在环形磁场作用下的Schwarzschild黑洞周围吸积流的全局结构。吸积流是光学薄和平流为主。同步辐射被认为是流中的主动冷却机制。由此得到了整体跨音速吸积解，并证明了旋转磁化吸积流中的离心势垒引起了流变量以激波形式的不连续跃迁。激波特性和激波后电晕的动力学特性受流场参数如粘性、冷却速率和磁场强度的影响。针对这些流动参数的冲击性能进行了研究。我们进一步表明，对于给定的一组边界参数在盘的外缘，吸积流周围的黑洞承认冲击时，流量参数被调谐为一个相当大的范围。
2017-12-19 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
GRB Afterglow of the Sub-relativistic Materials with Energy Injection
在致密双星合并和大质量恒星核心坍缩过程中发射的亚相对论物质在分层环境中膨胀时获得速度结构。来自致密天体或核心坍缩的残余物（旋转的磁化中子星（NS）或中心黑洞）可以通过自旋下降的光度或/和吸积回退物质向余辉注入能量，产生更新的冲击，修改动力学，并在不同的时间尺度和能量带上产生丰富的辐射特征。我们推导出同步光变曲线在分层的环境中时，幂律速度分布参数化的冲击波的能量，和残余不断注入能量到爆炸波。作为最相关的情况下，我们描述了最新的多波长余辉观测（$\gtrsim 900$天）的GW 170817/GRB 170817 A事件通过同步辐射余辉模型与能量注入的亚相对论性材料。亚相对论材料的残留物和同步辐射的特征分别与自旋磁化NS和更快的“蓝色”kilonova余辉一致。利用多波段观测的一些短爆发的证据kilonova，我们提供了预期的余辉发射的约束。
2022-05-19 astro-ph.HE
Gamma-ray bursts as cool synchrotron sources
伽马射线暴是宇宙中能量最大的电磁源。它们的瞬发伽马射线辐射对应于1 E42 - 1 E47 J的能量释放。在它们被发现和几个专门的天基仪器50年后，这种发射的物理来源仍然未知。同步辐射是早期的竞争者之一，但受到批评，因为经验模型的光谱拟合（如平滑连接的破幂律或截止幂律）表明低能幂律的斜率太大，违反了所谓的同步辐射死亡线。我们进行时间分辨伽玛射线光谱的单峰伽玛暴测量费米/GBM。我们表明，理想化的同步辐射，适当地结合随时间变化的冷却的电子时，是能够拟合所有这些GBM光谱的~95%。与基于先前经验模型的光谱拟合结果的比较表明，过去排除同步辐射作为通过死亡线导出的发射机制是误导性的。我们的分析探讨了这些超相对论流出的物理和相关的微物理过程，并首次提供了估计的磁场强度和洛伦兹因子的发射区直接从光谱拟合。我们的费米/GBM观测模型提供的证据表明，伽玛暴是由适度磁化的喷流，其中相对论性的微型喷流发射光学薄的同步辐射在大的发射半径。
2018-10-16 astro-ph.HE
A Magnetized Jet from a Massive Protostar
同步辐射普遍存在于活动星系核（AGN）和微类星体的相对论喷流中，但到目前为止，它在年轻恒星（YSO）喷流中的存在尚未得到证实。在这里，我们提出的证据偏振同步辐射所产生的射流的YSO。的明显的磁场，具有约0.2毫高斯的强度，是平行于射流轴，和偏振度增加朝向射流边缘，如预期的限制螺旋磁场配置。这些特征与活动星系核喷流中发现的特征相似，暗示了所有天体物理喷流的共同起源。
2010-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Optical Synchrotron Precursors of Radio Hypernovae
我们研究了低光度伽马射线暴（llGRB）和相对论超新星（SNe）的明亮射电同步辐射对应物，发现它们可以由球形超新星（HN）爆炸提供动力。我们的研究结果意味着，射电明亮的HNe是由相对论喷流驱动的，这些喷流在祖星内部深处或来自快速旋转磁星的准球形磁化风中被阻塞。我们还考虑了射电亮HNe的光学同步辐射对应物，并表明它们可以在SN峰前几天被观测到，其r带绝对星等为M_r ~ -14 mag.虽然以前的研究认为需要额外的反相对论分量来驱动明亮的射电发射，我们发现，他们高估了trans-relativistic分量的能量收支，忽略了一些因素有关的最低能量的非热电子。如果存在一个附加的相对论分量，则可以预期一个更亮的光学前兆，其M_r约为-20等。因此，射电亮HNe的场景可以通过使用光学前兆来区分，这些光学前兆可以通过目前的SN调查（如Kiso SN调查，Palomar Transient Factory和全景巡天望远镜和快速反应系统）从< 100 Mpc检测到。
2015-06-06 astro-ph.HE
Marginally fast cooling synchrotron models for prompt GRBs
以往的研究认为同步辐射是瞬发伽马射线暴（GRB）的发射机制。这些工作表明，电子必须在与源处的动态时间相当的时间尺度上冷却，以满足光谱约束，同时保持高辐射效率。我们专注于同步加速器冷却平衡的连续热源的条件下，这些约束条件自然得到满足。假设在发射区的大多数电子都有助于观察到的峰值，我们发现，每个电子的能量必须是$E\gtrsim 20$ GeV和发射材料的洛伦兹因子必须是非常大的$10^3\lesssim Γ_{\rm em} \lesssim 10^4$，以及在大量的洛伦兹因子的射流推断从伽玛射线暴余辉超过。然后，一些独立的约束条件表明，发射体必须相对于喷流的整体坐标系以$Γ'\approx 10$相对论运动，并且喷流必须在发射区$σ_{\rm up}\gtrsim 30$的上游高度磁化。在该模型中，发射半径也被强烈约束为$R\gtrsim 10^{16}$ cm。这些值是一致的磁喷流模型的耗散是由磁重联，发生在远离基地的射流。
2018-01-15 astro-ph.HE
Formation of population inversions in relativistic plasmas through nonresonant interactions with Alfvén waves
通过求解准线性动力学方程，研究相对论性等离子体中阿尔芬波非共振相互作用，发现可形成含1-10%分布能量的粒子数反转，为快速射电暴中同步辐射脉泽的能量来源提供解释。
2023-05-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
High energy radiation from luminous and magnetized stars
部分早型星具有强偶极磁场的特征，这种强偶极磁场被来自星表面的稠密风的外流所改变。在离地表一定距离处（阿尔芬半径以上），风驱动磁场进入偶极磁场赤道区的重联。我们建议，电子加速在这些重联地区可以负责有效的康普顿恒星辐射产生的伽马射线发射。我们调查的电子在赤道地区的磁层的传播，包括他们的平流与赤道风。同步加速器和IC光谱的计算假设的一个重要部分的风能转移到相对论电子。作为一个例子，我们考虑了明亮的强磁化恒星HD 37022（$Θ^1$ Ori C）的参数。IC伽马射线发射预计将被检测到无论是在GeV的能量范围内的费米-LAT望远镜或在亚TeV的能量由切伦科夫望远镜阵列。然而，由于恒星风通常是随时间变化的，并且磁轴可以倾斜于恒星的旋转轴，因此伽马射线发射预计会随着恒星的旋转周期而变化，并且在更长的时间尺度上，随着磁场活动的恒星圈而变化。这些特征可以作为对所提出的单个发光恒星伽马射线发射设想的检验。
2021-08-04 astro-ph.HE
An energy-conserving dynamical model of GRB afterglows from magnetized forward and reverse shocks
在伽马射线暴（GRB）余辉的动力学模型中，一致性假设引起了总能量守恒问题。在这项工作中，我们考虑了源自磁化喷出物的冲击，通过应用Zhang和Kobayashi（2005）的磁化跳跃条件，将Yan等人（2007）的能量守恒流体动力学模型扩展到MHD极限。与非保守模型相比，我们的整个冲击区的洛伦兹因子大了$\lesssim\sqrt{2}$倍。在相对论区域中，前向激波区的总压力高于反向激波区，在我们的星际介质（ISM）情况下，当喷出物磁化程度为$σ<1$时，前向激波区的总压力约为反向激波区的3倍，在风情况下，前向激波区的总压力约为反向激波区的2.4倍。对于$σ\le 1$，非保守模型在ISM情况下损失了其总能量的$32-42$ %，在风情况下损失了$25-38$ %，这特别发生在前向激波区域，使得来自前向激波的激波同步辐射不如预期的明亮。一旦能量守恒的问题是固定的，后期的光变曲线从向前冲击变得几乎独立的喷出物的磁化。由于洛伦兹因子的变化被冲击粒子数密度的变化所补偿，反冲击区不存在能量守恒问题。反向激波的早期光变曲线对喷出物的磁化强度很敏感，是探测喷出物磁化程度的重要手段。
2021-04-28 astro-ph.HE
Properties of two-temperature magnetized advective accretion flow around rotating black hole
研究了Kerr黑洞周围的双温磁化平流吸积流。在吸积过程中，由于粘性耗散，离子被加热，当库仑耦合变得有效时，它们将一部分能量转移给电子。相反，电子由于各种辐射冷却过程而损失能量，即分别为轫致辐射、同步加速器和康普顿化过程。为了解释磁盘内部的磁贡献，我们考虑了环形磁场，假设该磁场比其他分量占主导地位。此外，我们采用相对论状态方程来描述流动的热特性。在此基础上，我们计算了旋转黑洞的整体跨音速吸积解。我们发现在满足驻激波条件的情况下，含有多个临界点的吸积解中可能存在激波。此外，我们还研究了激波的性质，如激波的位置（$x_s$）和压缩比（$R$）描绘了冲击后的日冕并发现PSC的动力学受流动参数的控制，如增长率（${\dot m}$）和磁场（$β$，定义为气体压力与磁压力之比）等。最后，计算了含PSC的吸积流的发射谱，指出${\dot m}$和$β$在解释黑洞X射线双星的谱态跃迁中起着关键作用。
2020-06-11 astro-ph.HE
Magnetic Amplification by Magnetized Cosmic Rays in SNR Shocks
超新星遗迹（SNR）激波中同步加速器边缘的X射线观测显示了强磁场放大的证据（上游和下游介质之间的因子约为100）。这种放大可能是由于由激波加速的宇宙射线（CR）驱动的等离子体不稳定性。一个候选者是宇宙射线电流驱动（CRCD）不稳定性（Bell 2004），由大拉莫尔半径CR的电流平行于上游磁场传播引起。粒子模拟（PIC）表明，在银河系信噪比中，放大场对CR的反作用将限制这种不稳定性的放大因子小于10。在本文中，我们研究的可能性进一步放大驱动附近的冲击“磁化”的CR，其拉莫尔半径小于长度尺度的字段，以前被放大的CRCD不稳定性。我们发现，额外的放大可以发生由于一个新的不稳定性，驱动的CR电流垂直的领域，我们称之为“垂直电流驱动的不稳定性”（PCDI）。我们推导出这种不稳定性的增长率，并使用PIC模拟，研究其非线性演化和饱和。我们发现，PCDI增加了现场的放大（放大因子高达~45，不包括冲击压缩），并讨论其观测签名。我们的研究结果加强了CR驱动SNR冲击中观察到的磁场放大的重要部分的想法。
2009-12-26 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
Neutrino production mechanisms in strongly magnetized quark matter: Current status and open questions
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Academia Sinica（中央研究院）
研究强磁场下夸克物质中中微子产生机制，探讨其对致密星热演化和脉冲星踢动的潜在影响
2026-02-22 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Standing shocks in magnetized advection accretion flows onto a rotating black hole
本文给出了旋转黑洞周围存在耗散时磁化平流吸积流的全局结构。通过考虑环形磁场对吸积流的穿透作用，并假设同步辐射机制是主要的冷却过程，我们得到了整体跨音速吸积解，这些解分别用粘性（$α_B$）、吸积率（${\dot m}$）和等离子体- $β$等耗散参数表示.在旋转磁化吸积流中，在黑洞附近区域产生离心势垒，触发流变量的不连续激波跃迁。显然，激波特性和激波后气流（下文称为激波后电晕（PSC））的动力学是由气流参数决定的。我们研究了耗散参数在驻波形成中的作用，发现无论是在气压主导的流动中还是在磁压主导的流动中，都存在整体激波吸积解。此外，我们还观察到，在快速旋转的黑洞周围也会继续形成驻波激波。我们确定的范围内的耗散参数，允许冲击吸积的解决方案，并发现，即使在存在高耗散极限的持续冲击继续形成，虽然冲击形成的可能性随着耗散的增加而减少。此外，我们计算临界吸积率（${\dot m}^{\rm cri}$），承认冲击和观察到存在的驻激波在磁占主导地位的吸积流时，吸积率一般位于亚爱丁顿域。最后，我们计算了可能从PSC逃逸的最大耗散能量，并指出其在天体物理背景下的可能含义。
2018-07-30 astro-ph.HE
Radio emission from colliding outflows in high-mass X-ray binaries with strongly magnetized neutron stars
我们提出了一个玩具模型的无线电发射在HMXB与强磁化中子星（NS）的风碰撞区形成的NS流出和恒星风的大质量的同伴。射电辐射预计来自激波加速电子的同步辐射和恒星风的自由-自由辐射。我们发现，对于大多数参数，GHz光度（$L_R$）和吸积X射线光度（$L_X$）之间的关系可以写成$L_R \propto L_X^b$。当星风的热辐射在射电中占主导地位时，预计与X射线没有相关性（$b=0$）。我们通常发现亚爱丁顿X射线光度的相关性很陡（$b=12/7$），而超爱丁顿X射线光度的相关性较浅（$b=2(p-1)/7$），其中$p$是加速电子的幂律指数。最大预测射电亮度与NS性质无关，而取决于恒星风动量、双星分离距离和最小电子洛伦兹因子。使用贝叶斯方法，我们模拟了PDMATHAMT的无线电观测，涵盖了广泛的质量吸积率。我们的研究结果支持了在亚爱丁顿X射线光度下射电探测的激波起源。然而，没有物理上有意义的参数可以发现的超爱丁顿阶段的爆发，这表明一个不同的起源。未来使用更灵敏的仪器进行观测，可能会发现大量的HMXB，它们在无线电中具有强磁化的NS，从而可以确定$L_R-L_X$关系中的斜率，并将风碰撞情景投入测试。
2021-10-22 astro-ph.HE
Shock-powered radio precursors of neutron star mergers from accelerating relativistic binary winds
在紧凑物体合并的最后阶段，如果至少有一个二元组成部分是磁化的中子星（NS），那么它的轨道运动会大大扩大NS的开放磁通量-因此增加其风光度-相对于孤立的脉冲星。由于引力辐射，双星轨道收缩，这种双星诱导的内旋风的功率和速度可能（取决于对负载）长期增加，导致自相互作用和内部冲击的流出超出双星轨道。磁化的前向激波可以通过同步脉泽过程产生相干射电辐射，从而产生可观测到的双星NS合并的射电前兆。我们进行一维相对论流体动力学模拟激波相互作用的加速二进制NS风，假设螺旋风有效地将其坡印亭通量转化为散装动能之前的激波半径。这与粒子模拟的激波脉泽光谱相结合，产生合成的射电光变曲线。在$\sim$ GHz频率下，对于$\sim3$ Gpc（$B_{\rm d}/10^{12}$ G）$^{8/9}$的源，在合并后，通量为$\sim1$ Jy $\cdot$ ms的前兆爆发持续$\sim 1-500$ ms，其中$B_{\rm d}$是更强磁化恒星的偶极场强度。给定沿双星赤道线集中的外流几何形状，对于高倾角系统，即那些最不可能产生可探测的伽马射线暴的系统，信号可能优先被观测到。
2021-01-18 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Polarization Predictions in the GRB Prompt Phase with the Internal Shock Model
作为标准的伽马射线暴（GRB）脉冲发射模型，内激波（IS）模型能够再现GRB光变曲线中脉冲的快速上升和缓慢衰减特征。时间和能量相关的偏振可以提供关于发射区域的重要物理信息，并且可以用于测试模型。磁化IS模型对伽玛暴瞬发相的极化预测应仔细研究。磁化后的IS模型的磁场很可能是混合的，并随半径衰减。在这种衰减磁场存在下的同步辐射能恢复γ暴瞬发相的类带状谱。在磁化IS模型的框架下，我们研究了伽玛暴瞬发辐射的偏振随时间和能量的变化。由于参数变化范围大，很难通过极化度曲线区分磁化的IS模型和磁重联模型。磁化IS模型的能量依赖性PD可以向高能带增加，而耗散光球模型的能量依赖性PD在兆电子伏带以上减小到零。因此，我们得出结论，PD的能量依赖性可以用来区分这两个模型的伽玛暴瞬发。最后，我们发现，与观测能带无关，时间积分和时间分辨PD的$ξ_B-PD$曲线轮廓非常相似，其中$ξ_B$是有序分量与随机分量的磁场强度比。
2021-03-04 astro-ph.HE
Ambient magnetic field amplification in shock fronts of relativistic jets: an application to GRB afterglows
$\sim 1$ G量级的强下游磁场和大的关联长度被认为是导致伽马射线暴（GRB）余辉阶段大同步辐射的原因。尽管最近的理论努力，模型未能完全解释磁场的放大，特别是在一个物质主导的情况下。我们重新考虑的问题，考虑同步辐射发生在一个弱磁化的相对论性射流在磁化周围介质的膨胀冲击波阵面。分析估计和一些高分辨率的二维相对论磁流体动力学（RMHD）模拟。考虑了$θ= 0^{\circ} - 20^{\circ}$的射流张开角和$10^{-4} - 10^2$的环境射流密度比。我们发现，大部分的放大是由于压缩的环境磁场之间的反向和正向冲击在喷气头的接触不连续性，与大量堆积的磁场线作为喷气传播扫过环境场线。堆积对于$θ\rightarrow 0$是最大的，随着$θ$减小，但大于球形爆炸问题。某些模型得到的值能够解释观测到的强度。发现这种强场的最大相关长度为$l_{\rm corr} \leq 10^{14}$ cm，比以前的工作中发现的大$2 - 6$数量级。
2014-10-10 astro-ph.HE
Effect of thermal conduction on accretion shocks in relativistic magnetized flows around rotating black holes
本研究探讨热传导对旋转黑洞周围相对论磁化吸积流中激波的影响，发现热传导和磁场增强可提高黑洞源的辐射光度。
2025-04-25 astro-ph.HE
GRB Spectrum from Gradual Dissipation in a Magnetized Outflow
伽玛射线暴（GRB）瞬发光谱的建模有时需要一个（准）热谱分量除了带函数。在光球辐射模型中，预计在光球半径$r_{\rm ph}\sim10^{12}\,$ cm处释放一个因次光球耗散而变宽的显著热分量。我们考虑一个超相对论性强磁化外流与条纹风磁场结构进行逐步和连续的磁能耗散在$r<r_s$加热和加速流动，导致大量的洛伦兹因子$Γ(r)=Γ_\infty\min[1,(r/r_s)^{1/3}]$，其中通常$r_{\rm ph}<r_s$。类似的动力学和能量耗散率也预计在高度可变的磁化流出没有条纹/场反转。粒子能量注入的两种模式被认为是：（a）幂律电子，例如加速磁重联，和（b）连续分布加热的所有电子（和$e^\pm$ -对），例如由于MHD不稳定性。时间分辨的能量谱得到使用的数值代码，演变耦合动力学方程的光子-电子-正电子等离子体。我们发现（i）对于红移为$z$的源，热分量峰值在$(1+z)E_{\rm pk}\sim0.2-1\,$ MeV，如果总注入能量密度超过热分量，热分量变为次显性;（ii）幂律电子主要通过同步辐射冷却，而在分布加热方案中，温和的相对论和几乎单能电子通过热峰值光子的康普顿化冷却，（iii）这两种情况都可以在$E_{\rm br}\approx E_{\rm th}$处产生低能突破，以及（iv）在幂律注入情况下，$0.5(1+z)^{-1}\,$ keV X射线…
2020-09-16 astro-ph.HE
Consistency with synchrotron emission in the bright GRB 160625B observed by Fermi
我们目前的时间分辨光谱分析的即时发射GRB 160625 B，费米探测到的最明亮的爆发之一，在其九年的操作。标准经验函数不能提供对GBM光谱数据的可接受的拟合，而是需要向拟合函数添加低能量突变。我们引入了一个新的拟合函数，称为2SBPL，由三个光滑连接的幂律。将该模型拟合到数据，拟合优度显著提高，并且光谱参数得到很好的约束。我们还测试了一个光谱模型，结合了非热和热（黑体）组件，但发现2SBPL模型是系统的青睐。谱的演化表明，谱突变位于$E_{\rm break}\sim$ 100 keV附近，而通常的$νF_ν$峰值能量特征$E_{\rm peak}$则在0.5-6 MeV能量范围内演化。低于和高于$E_{\rm break}$的斜率分别与从具有低能量截止的相对论电子布居产生的同步辐射预期的值-0.67和-1.5一致。如果将$E_{\rm break}$解释为同步加速器冷却频率，则发射区中的隐含磁场为$\sim$ 10高斯，即比位于距中央发动机$\sim 10^{13-14}$ cm处的耗散区的预期值小几个数量级。$E_{\rm peak}$和$E_{\rm break}$之间的低比率意味着辐射冷却是不完全的，与强磁化和紧凑发射区中的预期相反。
2018-02-15 astro-ph.HE
Relativistic plasmas in AGN jets - From synchrotron radiation to $γ$-ray emission
等离子体的相对论喷流是许多类型的活动星系核（AGN）的关键成分。今天，我们知道活动星系核是由星际物质吸积到超大质量黑洞的引力场中提供动力的，这个过程可以从一个与太阳系大小相当的区域释放出相当于整个星系（如银河系）的能量。根据中心能量源的性质，这种能量的大部分可以参与磁化等离子体以相对论速度的加速，以形成大规模的射流。喷流的存在通过发射同步辐射和低能光子的逆康普顿散射影响活动星系核的光谱，从而导致显著的非热光谱，有时从射频一直延伸到$γ$射线能量。在这里，我们回顾一些特征过程的辐射发射活动星系核喷流，这导致在无线电，光学，X射线和$γ$ -射线波段的光子的发射，我们提出的光谱运动的光学同行的结果。我们讨论我们的意见和它们的连接与$γ$ -射线属性的情况下，跟踪的作用，在不同类别的活动星系核的相对论性喷流，检测到在本地以及在遥远的宇宙。
2017-02-22 astro-ph.HE
ALMA observation of evolving magnetized corona in the radio-quiet changing-state AGN NGC 1566
本研究利用ALMA存档数据分析了状态改变AGN NGC 1566的毫米波连续谱变异性，发现其与X射线流量正相关，证实磁化日冕同步辐射是射电宁静AGN毫米波发射的起源及活动示踪剂。
2025-05-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Numerical Evaluation of the Relativistic Magnetized Plasma Susceptibility Tensor and Faraday Rotation Coefficients
相对论热天体物理等离子体的极化模型需要输运系数作为输入：四个斯托克斯参数中的每一个的同步辐射吸收和发射系数，以及三个法拉第旋转系数。近似是已知的所有系数的一个小的一组电子分布函数，如麦克斯韦-Juttner相对论热分布，和一个一般的程序已获得由黄和Shcherbakov为各向同性分布函数。在这里，我们提供了一个替代的一般程序，一个完整的推导，计算吸收和旋转系数的任意各向同性分布函数。我们的方法包括计算完整的等离子体磁化率张量，除了吸收和旋转系数可用于确定等离子体模式和色散关系。我们实现了一个公开的图书馆与一个简单的接口，从而允许容易纳入辐射传输代码的计划。我们还提供了一个全面的文献调查和比较与早期的结果。
2018-10-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Influence of winds on shocked magnetized viscous accretion flows around rotating black holes
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
研究了围绕旋转黑洞的相对论性磁化粘性吸积流的全球音速解，考虑了通过风损失质量与角动量的影响。通过自洽模型确定质量损失，发现风显著降低盘光度，并改变激波特性。
2026-04-16 astro-ph.HE
Effects of non-uniform interstellar magnetic field on synchrotron X-ray and inverse-Compton gamma-ray morphology of SNRs
对X射线和γ射线波段信噪比的观测有望为我们理解银河系宇宙射线的性质提供重要信息。对不同能带信噪比图像的分析需要同步辐射和逆康普顿辐射理论模型的支持。我们开发了一个数值程序（REMLIGHT），通过MHD模拟，综合了非均匀星际介质（ISM）和/或非均匀星际磁场（ISMF）中SNR扩展的同步辐射、X射线和IC γ射线辐射。作为第一个应用程序，该代码被用来研究非均匀ISMF的SNR形态在非热X射线和伽马射线波段的影响。我们进行三维MHD模拟球形SNR冲击扩展通过磁化ISM与环境磁场强度的梯度。该模型包括上游磁场放大的近似处理和由于加速的宇宙射线的反作用而引起的激波修正效应。从模拟中，我们综合了同步辐射，X射线和IC伽马射线发射与REMLIGHT，相对论电子的加速和注入的细节作出不同的假设。环境磁场强度的梯度在无线电、X射线和伽马射线波段中诱导不对称形态，如果梯度具有垂直于视线的分量，则不依赖于电子注入的模型。残余形态的不对称程度取决于电子注入和加速的细节，并且在射电、X射线和伽马射线波段中是不同的。非热X射线形态对梯度最敏感，显示出最高程度的不对称性。IC伽马射线发射对非均匀ISMF的敏感性较弱，SNR形态的不对称程度在该频带中最低。
2010-11-08 astro-ph.HE
