Jet propagations, breakouts and photospheric emissions in collapsing massive progenitors of long duration gamma ray bursts
我们用二维轴对称相对论流体动力学模拟研究了（1）喷流通过快速旋转和坍缩的大质量恒星的包层的传播，这被认为是长持续时间伽马射线暴（GRB）的祖先，（2）爆发和随后膨胀成恒星风，（3）伴随的光球辐射。我们发现，如果信封均匀旋转几乎在质量脱落的限制，其外部最终停止收缩时，离心力变得足够大。然后，另一个冲击波形成，向外传播，并打破了信封进入恒星风。射流和离心冲击波哪一个爆发得早，取决于射流喷射的时机。如果激波爆发由于较晚的注入而较早发生，则喷流传播和随后的光球发射受到很大影响。我们特别注意的观测结果的差异喷射喷射的时间。我们计算光学深度，找到光球的位置，提取密度和温度在适当的延迟时间从流体动力学数据。我们发现，光球辐射的光度和观测温度都比以前的研究报道的要低得多。虽然伽玛暴的光度仍然足够高，但观测到的温度低于米德关系所预期的光谱峰值处的能量。这可能意味着光子和物质之间的能量交换在更深的内部终止，或者一些非热过程正在运行以提高光子能量。
2011-02-18 astro-ph.HE
Polarization properties of photospheric emission from relativistic, collimated outflows
我们考虑了光球发射的偏振特性，它起源于喷流，喷流由一个高度相对论性的核心组成，核心的张角为θ_j，洛伦兹因子为Gamma_0，周围的剪切层中的洛伦兹因子随着喷流轴的角度按指数p的幂律减小。我们发现显着的线性偏振度的观察者位于视角θ_v \gtrsim θ_j。特别是，从窄喷流（θ_j \approx 1/Gamma_0）与陡峭的洛伦兹因子梯度（p \gtrsim 4）的发射偏振度达到\sim 40%。对于时变射流，偏振角可以偏移π/2。偏振发射的热峰以下的光谱由于光的像差而呈现非热的，而不需要额外的辐射过程或能量耗散。此外，在热峰值之上，由于光子的康普顿化，形成光子的幂律，光子在逃逸之前在不同洛伦兹因子的区域之间重复散射。我们发现，几十个百分点的偏振度和破碎的幂律谱的光球发射结构射流的背景下是自然的。将该模型应用于伽马射线暴，讨论了瞬发辐射的谱形与偏振度之间的预期相关性。
2013-09-29 astro-ph.HE
Time-dependent photospheric radiative transfer in structured GRB jets: spectral evolution and polarization diagnostics
Nanchang University（南昌大学）；Henan Institute for Drug and Medical Device Control (Henan Vaccine Issuance Center)（河南省药品医疗器械检验研究院（河南省疫苗发放中心））；Shanghai Johnson & Johnson Pharmaceuticals, Ltd.（上海强生制药有限公司）
研究GRB喷流中时间依赖的等离子体辐射传输，通过模拟和蒙特卡罗方法分析光谱演变与偏振特征，提供定量预测以测试高能偏振计。
2026-07-29 astro-ph.HE
The Photospheric Emission of a Short-Duration Gamma-Ray Burst Emerging from a Realistic Binary Neutron Star Merger
本研究首次通过PLUTO和MCRaT代码模拟真实双中子星合并中相对论喷流的光球辐射，发现轴向辐射峰值约1 MeV且离轴下降，结果与短暴Amati Correlation一致但辐射效率较低。
2025-09-15 astro-ph.HE
Photospheric emission from long duration gamma-ray bursts powered by variable engines
我们提出了一套数值模拟的结果，长期的伽马射线暴喷流，旨在研究的影响，一个可变的引擎上的光球发射的峰值频率。我们的模拟遵循祖先恒星内部的喷流的传播，它的爆发，以及随后在光球半径的环境中的膨胀。一个常数和两个阶跃函数模型被认为是发动机光度。我们发现，我们的合成光变曲线遵循类似于Golenetskii相关性的亮度峰值频率相关性，发现在长时间的伽马射线暴观测。在探索的参数空间内，似乎中央引擎的光度分布对亮度峰值频率平面中的伽马射线暴的位置没有显著影响，来自不同中央引擎的暴彼此无法区分。
2014-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Photospheric Emission of Gamma-Ray Bursts
我们回顾了相对论性喷流产生伽玛暴的物理过程，这些喷流在中心源附近开始高度不透明，然后扩展到透明。我们讨论了喷流中的耗散和辐射过程，以及辐射转移如何塑造在光球层释放的观测到的非热光谱。最近的详细模型与观测的比较给出了伽玛暴喷流的重要参数，如洛伦兹因子和磁化的估计。我们还讨论了伽玛暴偏振和中微子发射的预测。
2017-01-17 astro-ph.HE
A Novel Relationship Between Gamma Ray Burst Duration And Photospheric Radius
Purdue University（普渡大学）
本研究提出长伽马射线暴持续时间与光球半径的新关系，发现短引擎持续时间下$t_{90}$依赖光球半径，并给出模型公式，适用于低光度lGRBs。
2026-09-21 astro-ph.HE
Photospheric emission from stratified jets
我们探讨光球分层的双组分射流，其中一个高度相对论脊柱外流包围了一个更广泛的和较少的相对论鞘外流的排放。热光子被注入高光学深度的区域，并传播，直到它们在光球层逃逸。由于在脊和鞘区域的边界处存在速度剪切（洛伦兹因子），一部分注入的光子经由类费米加速机制被加速，使得在所得光谱中形成高能量幂律尾。特别是，我们表明，如果速度剪切与一个相当大的变化，在体洛伦兹因子存在，观测到的伽马射线暴（GRB）光子谱的高能量部分可以解释由这种光子加速机制。我们还表明，加速光子也可以解释在一些特殊的爆发中看到的类热峰的凸起上方的额外硬幂律分量的起源（例如，GRB 090510、090902B、090926A）。结果表明，考虑外流的时间演化时，由于多温度效应，时间积分谱也能一致地再现伽玛暴的低能谱。最后，我们表明，经验的Ep-Lp关系可以解释个别来源的流出性质的差异。
2013-08-26 astro-ph.HE
Monte Carlo radiation transfer simulations of photospheric emission in long-duration Gamma-Ray Bursts
我们提出MCRaT，蒙特卡罗辐射转移代码自洽计算的光变曲线和光谱的光球发射相对论，非磁化射流。我们应用MCRaT的相对论流体动力学模拟的一个长时间的伽马射线暴喷流，并提出由此产生的光变曲线和随时间变化的光谱观察者在不同的角度从喷流轴。我们将我们的结果与观测结果进行了比较，发现光球辐射是一个可行的模型来解释长持续时间的伽马射线暴在峰值频率及以上的即时阶段，但面临的挑战，在再现平坦的频谱低于峰值频率。最后，我们讨论了这些结果在流体力学和辐射传输方面可能存在的局限性，以及这些局限性如何影响我们提出的结论。
2016-07-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Photospheric emission as the dominant radiation mechanism in long-duration gamma-ray bursts
我们提出了一组数值模拟的结果，长期伽马射线暴喷流与大质量，紧凑的恒星祖先。模拟延伸到大半径，并允许我们定位的区域，在该区域中的平流辐射的峰值频率被设置之前，辐射被释放在光球。针对不同的视角以及不同的祖结构和喷流特性计算了光曲线和光谱。我们发现，在光球的物质占主导地位的喷流释放的辐射是能够重现所观察到的Amati和能量-洛伦兹因子的相关性。我们的模拟还预测了爆发能量和辐射效率之间的相关性的提示阶段，与观测一致。
2013-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
High-efficiency photospheric emission of long-duration gamma-ray burst jets: the effect of the viewing angle
本文给出了长持续时间伽马射线暴喷流光球发射光谱和光变曲线的数值研究结果。我们确认光球发射具有高效率，我们表明，效率略有增加与离轴角。我们发现，所观察到的光谱的峰值频率成正比的光球的光度的平方根，与阿马蒂关系。然而，定量比较表明，热峰频率太小，相应的总光度。因此，为了重现观测结果，辐射必须与重子处于热平衡之外。最后，我们表明，在发射表面上集成的光谱几乎是不可区分的普朗克定律，因此，必须确定一个额外的机制来解释在高和低频率下观察到的光谱的非热行为。
2011-03-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Monte Carlo Radiation Transfer Study of Photospheric Emission in Gamma Ray Bursts
本文分析了一组流体动力学模拟的大质量致密恒星长时间伽马射线暴喷流的光球辐射。结果是通过使用蒙特卡罗辐射传输代码（MCRaT）模拟热光子散射通过准直流出。MCRaT使我们能够明确地研究光球区域内光球的时间演化，以及射流的光子和物质对应物的逐渐解耦。辐射传输模拟的结果也被用来构建光变曲线和时间分辨光谱在不同的视角，然后被用来与观测数据进行比较，并概述光球模型和长持续时间伽马射线暴观测之间的协议和应变点。我们发现，我们拟合的时间分辨谱带$β$参数与观测结果一致，即使我们不考虑非热粒子的影响。最后，结果发现与米德相关性是一致的，但承担一些应变与Amati相关性。
2017-12-07 astro-ph.HE
On thermalization in gamma-ray burst jets and the peak energies of photospheric spectra
大多数伽马射线暴（GRB）瞬发辐射的低能谱斜率与辐射有效的光学薄辐射模型难以调和，无论辐射机制如何。另一种方法是将光谱峰附近的辐射归因于汤姆逊光球内部发生的热化过程。这种准热光谱可以通过在中等到小的汤姆逊光学深度处的额外能量释放而演变成所观察到的非热形状，这可以容易地引起硬光谱尾部。光谱峰的位置由终端化区域中的流动的温度和洛伦兹因子确定，其中建立由射流携带的光子的总数。为了达到热化，仅耗散是不够的，并且除了散射之外，光子产生还需要有效的发射/吸收过程。我们对所有相关的光子产生机制进行了系统的研究，寻找热化发生的可能条件。我们发现，在中等半径$\sim 10^{10}$ --几个$\times 10^{11}$ cm处，可用能量的很大一部分应该被耗散掉，而且那里的流动应该相对缓慢：除了具有最高$\Epk$ -s的最明亮的爆发之外，所有爆发的体洛伦兹因子都不能超过几十。如果同步辐射作为光子源，则获得了成功热化的最小限制性约束$Γ\lesssim 20$。然而，这需要在汤姆逊光球层深处的非热加速，将相当大一部分的流动能量转移到相对论电子，其洛伦兹因子在10到100之间。其它过程对于典型的爆发需要几个数量级的整体流洛伦兹因子。我们研究这些结果的影响，不同的伽玛暴光球发射模型。
2012-12-21 astro-ph.HE
Three-dimensional simulations of long duration gamma-ray burst jets: time scales from variable engines
伽马射线暴的光变曲线具有显著的可变性，每一个都显示出独特的性质。这种变化的起源，至少对于一小部分长伽玛暴来说，可能是不稳定的中心引擎的结果。因此，重要的是要研究的效果，一个情节中央发动机上的喷流传播，并最终，对即时的排放内的Mesosar的情况。因此，在这项研究中，我们遵循的相互作用的脉冲外流与他们的祖先恒星流体动力学数值模拟在二维和三维。我们表明，非定常射流的传播是受影响的相互作用与祖材料以及后的爆发时间，特别是对于长的静止时间，相当于或大于一秒的射流。我们还表明，这种相互作用可以导致一个不对称的行为，其中脉冲持续时间和静止周期是系统不同的。在脉冲射流钻过祖先和星际介质之后，我们发现，平均而言，静止时期持续的时间比脉冲长（即使在具有对称的活动和静止发动机时间的模拟中）。这可以解释在长静止时间持续的伽马射线暴的光变曲线中检测到的不对称性。
2016-03-08 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
On explaining prompt emission from GRB central engines with photospheric emission model
虽然观测到的伽马射线暴（GRB）瞬发辐射的光谱受到很好的约束，但其辐射机制仍然没有得到很好的理解。我们探讨光球辐射伽玛暴喷流的快速冷却同步辐射光子的康普顿化，而电子和质子被加速到高度相对论性的能量，重复的能量耗散事件，以及库仑碰撞建模。与以前的模拟相比，我们实现了现实的光子-粒子数比的$N_γ/N_e \sim 10^{5}$或更高，这与所观察到的相对论射流的辐射效率是一致的。使用我们的Monte Carlo辐射转移（MCRaT）代码，我们可以成功地模拟即时发射光谱时，电子瞬间加速到高度相对论性的能量（洛伦兹因子$\sim 50-100$）后得到供电的$\sim30-50$情节耗散事件除了他们的库仑耦合与射流质子，重子流出，起源于中等光学深度$\sim20-30$。我们还表明，所得到的光子谱的形状实际上是独立的初始光子能量分布和喷流重子能量含量，因此独立的发射机制。
2021-10-27 astro-ph.HE
Classification of Photospheric Emission in Short GRBs
为了更好地理解短持续时间伽马射线暴（GRB）的物理起源，我们对\textit{Fermi} /GBM探测到的68个短持续时间为$T_{90}\lesssim2$ s的GRB中的70个脉冲进行了时间分辨谱分析。我们对每个脉冲内具有统计显著性$S\ge15$的所有光谱应用贝叶斯分析，并应用截止幂律（CPL）模型。然后，我们在每个脉冲中选择具有低能谱指数% $α_{\rm max}$的最大值的时间段，用于进一步分析。在主发射机制在每个脉冲中是相同的假设下，这样的分析指示脉冲发射。我们发现，短伽玛暴的$\sim$ 1/3是符合一个纯粹的，非耗散光球模型，至少在脉冲的峰值附近。这一比例大于长伽玛暴的相应比例（1/4）。对于这些爆发，我们发现（i）的洛伦兹因子和硬度比的值的双峰分布;（ii）$T_{90}$和峰值能量之间的反相关性，$E_{\rm pk}$：$T_{90} \propto E_{\rm pk}^{-0.50\pm0.19}$。当我们考虑整个样本时，这种相关性就消失了。因此，我们的研究结果表明，短的伽玛暴人口实际上可能是由两个独立的人口：一个是一个延续的长伽玛暴人口较短的持续时间，和其他一个是明显分开的不同的物理性质。此外，热辐射最初是普遍存在的，但在更长的时间内伴随着额外的辐射（可能是同步加速器）。
2020-06-06 astro-ph.HE
Collapsar Gamma-Ray Bursts: how the luminosity function dictates the duration distribution
长时间$γ$射线暴（GRB）中的喷流必须钻穿坍缩的恒星，以便在中央引擎仍然活跃的情况下从恒星中爆发出来并产生$γ$射线信号。如果发动机功率越大，爆发时间越短，那么喷流与恒星的相互作用就像过滤掉不那么明亮的喷流。我们发现，所观察到的破坏幂律伽玛暴光度函数是一个自然的结果，这一过程。对于一个理论上激发的突破时间，规模与喷流光度为$L^{-χ}$与$χ\sim 1/3-1/2$，我们表明，$γ$射线持续时间分布的形状可以唯一地确定的伽玛射线暴光度函数，并匹配所观察到的。这项分析也对超新星与中央引擎的联系产生了有趣的影响。我们发现，不仅成功的喷流可以在恒星包层中沉积足够的能量来为GRB相关超新星提供动力，而且失败的喷流也可以在所有Ib/c型超新星中运行。
2017-08-17 astro-ph.HE
Three-dimensional AMR simulations of long-duration Gamma-Ray Burst jets inside massive progenitor stars
我们提出的结果，特殊相对论，自适应网格加密，三维模拟伽马射线暴喷流扩展内一个现实的恒星祖。我们的模拟证实，相对论喷流可以传播和突破的祖星，同时保持相对论。该结果与分辨率无关，尽管在模拟中观察到的湍流和可变性的量在较高分辨率下更大。我们发现，在相同的分辨率下，在3D模拟中，祖先星内部的喷流头的传播速度略快于2D模拟。这种行为似乎是由于3D模拟中的喷射头可以围绕喷射轴摆动，找到阻力最小的点进行。大多数射流特性，如密度、压力和洛伦兹因子，仅轻微地受模拟维数的影响，因此可以认为2D模拟的结果是可靠的。
2013-02-22 astro-ph.HE
On the Composition of GRBs' Collapsar Jets
长伽马射线暴的持续时间分布显示，在持续时间短于~20 s（在观察者框架内）时出现平台，在持续时间较长时出现幂律下降（Bromberg等人，2012年）。这样一个平台在Collapsar模型中自然出现。在这个模型中，发动机必须运行足够长的时间才能将喷流推出恒星包层，观测到的爆发持续时间是发动机运行时间和喷流爆发时间之间的差值。我们比较了从持续时间分布推断的射流爆发时间（在爆发的框架中约10 s）与流体动力学射流（典型参数约10 s）和具有相同总能量（<1 s）的坡印亭通量主导射流的爆发时间。由于只有前者是兼容的GRB持续时间分布的平台的持续时间，我们得出结论，射流是流体动力学在大部分时间内，它的头部是在信封的祖星和周围的时间，当它出现从恒星。如果喷流首先形成为流体动力喷流，或者如果它形成坡印廷通量占主导地位，但在祖星内部早期耗散了大部分磁能，并以流体动力喷流的形式出现，这将自然出现。
2014-07-01 astro-ph.HE
Ideal Engine Durations For Gamma-Ray-Burst-Jet Launch
为了研究伽玛暴发动机的持续时间，我们提出了研究伽玛暴喷流的数值模拟。我们考虑典型的爆炸能量（$10^{52}$ erg），但不同的发动机持续时间，在最宽的域从0.1到100秒。我们采用AMR二维流体动力学代码。我们的研究结果表明，发动机持续时间强烈影响射流的性质。我们表明，发射和准直相对论外流的效率随着发动机持续时间的增加，直到中间的发动机范围内，它是最高的，过去这一点的长发动机范围内，趋势略有逆转，我们称之为这一点的加速度和准直是最高的“甜蜜点”（$\sim$ 10 - 30 s）。此外，喷流能量通量表明，在这个持续时间域的变化也很高。我们认为，并不是所有的发动机持续时间可以产生准直，相对论和可变的长GRB喷流。考虑到一个典型的祖和发动机的能量，我们得出的结论是，理想的发动机持续时间，以再现长GRB是$\sim$ 10 - 30 s，在发射相对论，准直和可变射流是有利的。我们注意到，这个持续时间域与Lazzati等人（2013）有很好的联系，Lazzati等人认为BATSE的大部分长伽玛暴是由$\sim$ 10 - 20 s伽玛暴引擎提供动力的。
2017-07-04 astro-ph.HE
Are low luminosity GRBs generated by relativistic jets?
低光度伽马射线暴（II-GRB）是伽马射线暴（GRB）的一个子类，在GRB与超新星的联系中起着核心作用。虽然II-GRB在许多方面不同于典型的长GRB（LGRB），但它们也具有一些共同的特征。因此，II-GRB和LGRB的γ射线发射是否有共同的起源的问题是非常感兴趣的。在这里，我们解决这个问题，测试是否ll-GRB，像LGRB根据Collapsar模型，可以产生的相对论性喷流，在信封上打孔的祖星。BMSAR模型预测，大多数观测到的爆发的持续时间将与喷流从恒星爆发所需的时间相当，甚至更长。我们计算了II-GRB的喷流爆发时间，并将它们与观测到的持续时间进行了比较。我们发现，有一个显着的访问，持续时间比喷流爆发时间短得多，这些都是不一致的Collapsar模型的II-伽玛暴。我们的结论是，占主导地位的γ射线发射的II-GRB和LGRB的过程是最有可能从根本上不同。
2011-07-07 astro-ph.HE
Evidence of heavy-element ashes in thermonuclear X-ray bursts with photospheric superexpansion
中子星上的一小部分热核X射线爆发表现出如此强烈的光球膨胀，以致在几秒钟内光球位于半径r_ph >~ 1000 km处。这种“超膨胀”意味着一个大的和快速的能量释放，一个纯He爆发模型的特征。以前的计算表明，在纯He爆发期间，新合成的重元素燃烧灰烬可以在强烈的辐射风中喷出，并产生显着的光谱吸收特征。我们检索了爆发数据目录和文献，发现了32个超膨胀爆发。我们发现，这些爆发表现出以下有趣的特点：（1）至少有31个来自（候选）超紧凑X射线双星，其中的中子星吸积氢缺乏的燃料，这表明这些爆发确实在富氦层点燃。(2)在2个突发中，我们在膨胀阶段检测到强吸收边缘。边缘能量和深度与铁峰元素的类H或类He边缘一致，丰度大于太阳的100倍，这表明我们看到了核燃烧的暴露灰烬。(3)在超膨胀阶段之后总是有一个中等膨胀阶段，在此阶段中，r_ph ~ 30 km，光度接近爱丁顿极限。(4)爆发的衰减时间td从短（约10 s）到中（>~ 1000 s）不等。然而，尽管t_d的范围很大，超膨胀的持续时间总是几秒钟，与t_d无关。相比之下，适度膨胀的持续时间总是t_d阶。(5)光球半径r_ph在适度膨胀阶段比稳定状态风模型预测的要小得多。我们表明，这可能是进一步表明，风中含有高度非太阳的重元素丰度。
2010-05-11 astro-ph.HE
Fermi Observations of GRB 220426A: a burst similar to GRB 090902B
本文报道了一次由\emph{Fermi}卫星观测到的非常明亮的长持续时间伽马射线暴（GRB~ 220426 A）。GRB~ 220426 A由两个主脉冲和一些次峰组成，总持续时间为$T_{90}=6$ ~s。利用能带函数对该爆发进行了谱分析，发现时间积分谱和时间分辨谱都很窄，具有高$α\gtrsim 0.2$和低$β\lesssim -3.1$的特征。它与GRB~ 090902 B有很强的相似性，后者是一种特殊的GRB，具有光球辐射的特征。然后，我们进行光谱分析的基础上的非耗散光球发射，这可以很好地模拟为多色黑体与截止幂律分布的热温度的爆发。光谱拟合表明，光球辐射能很好地描述这次爆发的辐射谱。我们认为这次爆发可能是\emph{Fermi}卫星观测到的GRB~ 090902 B类的第二次爆发。本文还讨论了光球层的物理性质和GRB~ 220426 A中高能成分的来源。
2022-05-18 astro-ph.HE
The photospheric origin of the Yonetoku relation in gamma-ray bursts
长时间的伽马射线暴（GRB）是自宇宙大爆炸以来最明亮的事件，被认为起源于从大质量恒星包层中爆发出来的超相对论性喷流。尽管经过几十年的研究，仍然没有就其排放机制达成共识。一个尚未解决的问题是在观测中发现的光谱峰值能量Ep和峰值光度Lp之间紧密相关的起源。这种Yonetoku关系是发现的伽玛射线暴发射的瞬发相的属性中最紧密的相关性，提供了最好的诊断辐射机制。在这里，我们提出了三维流体动力学模拟，和后处理的辐射传输计算，光球发射的相对论性喷流。我们的模拟再现Yonetoku关系作为视角的自然结果。虽然喷流动力学敏感地依赖于光度，但Ep-Lp相关性无论如何都成立。这一结果有力地表明，光球辐射是伽玛暴瞬发相的主要成分。
2019-04-03 astro-ph.HE
Time-resolved spectro-polarimetric analysis of extremely bright GRB 230307A: Possible Evidence of evolution from photospheric to synchrotron dominated emission
Bhabha Atomic Research Center（巴哈原子研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Astrophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心天体物理学科学部）；Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）；Ioffe Institute（约费物理技术研究所）；Physical Research Laboratory Thaltej（萨巴尔马蒂河左岸物理研究实验室）；Department of Physics, Ashoka University（阿肖卡大学物理系）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）；Department of Physics, University of Cagliari（卡利亚里大学物理系）
GRB 230307A的光谱偏振分析揭示了从光球主导到同步辐射主导的转变，可能表明磁场在喷流动力学中的演变作用。
2025-12-02 astro-ph.HE
Photospheric Prompt Emission From Long Gamma Ray Burst Simulations -- III. X-ray Spectropolarimetry
本文利用MCRaT辐射转移代码模拟长伽马射线暴光球层模型，计算X射线分光偏振特征，发现X射线光变曲线的T90是中心引擎活跃时间的最佳诊断量，并成功再现GRB240315C观测特征，为未来X射线分光偏振测量提供预测。
2024-08-09 astro-ph.HE
Ending the prompt phase in photospheric models of gamma-ray bursts
针对伽马射线暴光球模型中高纬度辐射时标无法解释早期X射线陡降的问题，研究提出该现象源于中心引擎末期活动，其光球辐射可重现观测演化，为中心引擎晚期演化提供新约束。
2024-03-06 astro-ph.HE
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。
2013-05-14 astro-ph.HE
Magnetized Relativistic Jets and Long-Duration GRBs from Magnetar Spindown during Core-Collapse Supernovae
利用理想轴对称相对论磁流体动力学模拟方法，计算了一颗新形成的毫秒级B ~ 10^{15} G磁星在核塌缩超新星爆发过程中的自旋降速及其与周围恒星包层的相互作用.中子星损失的质量、角动量和转动能是根据冷却的中子星大气层的热性质以及风与周围恒星的相互作用自洽地确定的。磁星驱动相对论磁化风进入由SN激波产生的空腔。对于高自旋功率（~ 10^{51}-10 ^{52} erg/s），磁星风在几乎所有纬度都是超快的，而对于低自旋功率（~ 10^{50} erg/s），风是亚快的，但仍然是超阿尔文风。在所有情况下，中子星损失质量、角动量和能量的速率与相应的自由风值非常相似（相差<~ 30%），尽管中子星与恒星包层之间存在因果联系。此外，在我们考虑的所有情况下，磁星驱动准直（~5-10度）。相对论性喷流沿着恒星的旋转轴向外喷射。几乎所有的中子星的自旋下降能量都通过这个极喷流逃逸，而不是转移到更球形的SN爆炸中。这种相对论性喷流的性质及其在磁星模型中预期的后期演化与长持续时间伽马射线暴（GRB）及其相关的宽线Ic型SN的观测结果大致一致。
2009-01-24 astro-ph.HE
Sub-photospheric turbulence as a heating mechanism in gamma-ray bursts
我们研究了湍流在提供伽马射线暴（GRB）发射中的可能作用。由于流体动力学或电流驱动的不稳定性，伽玛射线暴喷流中可能产生湍流。喷流携带密集的辐射，湍流级联可以被康普顿阻力阻尼，通过散射将流体动能传递给光子。我们确定了湍流耗散的两种机制：（1）“粘性”-湍流级联是康普顿阻尼的尺度$\ell_{\rm damp}$大于光子平均自由程$\ell_\star$。然后湍流能量通过$\ell_\star<\ell_{\rm damp}$尺度上的光滑剪切流通过体康普顿化传递给光子。(2)“无碰撞”-级联避免了康普顿阻尼，并扩展到比$\ell_\star$小得多的微观等离子体尺度。无碰撞耗散激发等离子体粒子，这些粒子辐射接收到的能量;耗散的功率如何在粒子之间分配需要进一步研究动力学模拟。我们表明，耗散制度的切换从粘性到碰撞射流膨胀过程中，在射流光学深度取决于湍流的振幅的临界值。湍流伽玛暴喷流预计会发射非热光球辐射。我们的分析还提出了在以前的工作中讨论的黑洞吸积盘湍流康普顿化的修订。
2018-10-04 astro-ph.HE
A Narrow Short-Duration GRB Jet from a Wide Central Engine
我们使用二维相对论流体动力学数值计算表明，高度准直的相对论喷流可以产生在中子星合并模型的短期伽马射线暴，而不需要一个高度定向发动机或一个大的净磁通量。即使是在小尺度上产生非常宽的持续流出的流体动力发动机，原则上也可以产生高度准直的相对论性喷流，这是由致密的周围介质促成的，该周围介质提供围绕射流核心的茧。相对于周围气体的扁圆几何形状显著增强了准直过程。先前的数值模拟显示，两颗中子星的合并会产生一个扁扁的、不断膨胀的动态喷出物云。我们表明，这种气体可以有效地准直中央发动机的功率，就像周围的恒星在长时间的GRB模型。对于典型的短持续时间GRB中央发动机参数，我们发现喷气机的开口角度为10度的顺序，其中一大部分的总流出功率的中央发动机驻留在高度相对论性材料。这些结果预测了大的差异，从双中子星合并与中子星-黑洞合并流出的开放角度。
2015-05-20 astro-ph.HE
Prompt Neutrino Emission of Gamma-Ray Bursts in the Dissipative Photospheric Scenario Revisited: Possible Contributions from Cocoons
高能中微子可能起源于伽马射线暴（GRB）事件的不同阶段。在这项工作中，我们重新讨论了耗散光球的情况下，伽玛暴的即时发射产生的光球半径。同时，可能的耗散机制（例如，内部冲击或磁重联）可以将宇宙射线（CR）加速到超高能量，然后通过强子核和光强子过程产生中微子，这被称为瞬发中微子。本文在自洽的分析框架下，考虑了喷丝茧结构和可能的准直效应，得到了单个伽玛暴的瞬发中微子谱。我们调查了一个可能的中微子信号从茧，这在以前的研究中被忽略了。我们发现，如果一个伽玛暴事件发生在一个Mpc的数量级的距离，有一个很大的机会观察到中微子发射的茧冰立方，这是更有希望比喷流中微子，因为茧的开口角大得多。我们还计算了伽玛暴茧的散射中微子通量，发现它可以与喷流的散射中微子通量相比较。我们的结果与IceCube合作报告的最新结果一致，即在新数据中未发现中微子事件与观测到的GRB之间存在显著相关性（Aartsen et al. 2017）。
2017-06-05 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
A catalog of intermediate duration Type I X-ray bursts observed with the INTEGRAL satellite
我们提出了一个目录的长时间的爆发与欧洲联合X射线监测（JEM-X）和IBIS/ISGRI仪器上的INTEGRAL卫星观测。这14次爆发的电子折叠时间从55秒到？17分钟，因此被归类为中期爆发，由异常厚的氦层点燃引起。虽然文献中已经报道了七个事件，但我们对整个样本进行了系统的重新分析。我们发现三个新的光球半径膨胀（PRE）爆发，这是没有在文献中报道，使我们能够提供一个新的估计这些来源的距离。我们应用增强的持续发射方法（也称为FA方法）的源与可检测的持续发射前爆发，为了遵循的吸积率在爆发过程中的演变。虽然我们没有得到显着更好的拟合，fa因子的演变显示了一个指示性的行为，我们讨论。
2020-03-20 astro-ph.HE
Hyperaccretion-driven relativistic jets from massive collapsars in active galactic nucleus disks
本研究针对活动星系核吸积盘内的大质量坍缩星场景，分析前身星属性对超吸积驱动相对论喷流突破盘层的影响，计算可观测辐射特征与探测潜力，为约束AGN盘及内嵌恒星性质提供依据。
2025-11-19 astro-ph.HE
Short-duration GRB 250221A Afterglow Driven by Two-Component Jets from the merger of a compact star
Guangxi University（广西大学）；Nanjing University（南京大学）；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）
GRB 250221A的后glow由双组分喷流模型解释，揭示了短持续时间GRB的双喷流机制及周际介质密度特征。
2026-02-28 astro-ph.HE
High efficiency photospheric emission entailed by formation of a collimation shock in gamma-ray bursts
伽马射线暴（GRB）喷流中的主要耗散机制和瞬发辐射的高效率是一个长期存在的问题。一种可能性是弱磁化的相对论性喷流被周围的介质强准直，这可以大大提高光球发射的效率。我们推导出一个简单的分析标准的准直喷流的辐射效率表明，它最强烈地依赖于重子加载。我们通过3D数值模拟证实了这一分析结果，并进一步发现，在准直喉射流和茧材料的混合导致大量分层的流出以及零星的负载，即使注入的射流是均匀和连续的。这种混合的一个结果是辐射效率的强角度依赖性。二是不同流体元素的洛伦兹因子差异较大，导致内震的形成。我们的分析表明，在长和短的伽玛暴的一个突出的光球组件时，无法避免观察到的角度为几度的轴，除非渐近洛伦兹因子被限制的重子加载在喷注底部的$Γ_\infty <100$（与流出功率的弱依赖性）。新创建的对后面的准直冲击光子产生调节观察到的温度在$\sim 50~θ_0^{-1}$ keV，其中$θ_0$是初始射流张开角，在显着的协议与观察到的峰值能量的即时发射光谱。最后讨论了瞬发发射性质的进一步后果。
2019-06-28 astro-ph.HE
Striped Jets in Post Neutron Star Merger Systems
模型调用磁重联作为相对论喷流内的粒子加速机制，往往采用一个渐进的能量耗散的喷流内的配置文件。然而，这样的配置文件尚未在第一原理模拟中再现。在这里，我们进行了一套三维广义相对论磁流体动力学模拟后中子星合并磁盘与最初的纯环形磁场。我们探索微观物理学的变化（例如，核复合，中微子发射）和系统参数（例如，盘质量）。在我们所有的模拟中，我们发现了磁纹喷流的形成。这些条纹是由吸积盘中产生的极向磁通极性的反转造成的。模拟显示条纹持续时间$τ$和功率$\langle P_Φ \rangle$的分布变化很大。我们发现，更大质量的磁盘产生更强大的条纹，其中最强大的达到$\langle P_Φ \rangle \sim 10^{49}$ ~erg~s $^{-1}$在$τ\sim 20$ ~ ms的功率和可变性，从磁重联的条纹同意在短持续时间的伽玛射线暴推断。我们发现，累积能量的耗散曲线在径向距离$z$和$τ$上大致呈幂律分布，斜率在范围$\sim 1.7-3$内;质量越大的盘显示出越大的斜率。
2022-12-12 astro-ph.HE
What determines the structure of short gamma-ray burst jets?
GRB 170817 A是第一个由中子星合并产生的明确的离轴短伽马射线暴，它的发现挑战了我们对相对论喷流角结构的理解。喷流传播的研究通常假设喷流是从中心发动机喷出的，具有顶帽结构，其最终结构决定了观察到的光变曲线和光谱，主要受与附近环境的相互作用的影响。然而，正如全球吸积模拟所示，预计喷流的结构将比简单的大礼帽更复杂。我们提出了数值模拟的短伽玛暴发射的初始结构，持续时间和光度范围很广。我们遵循射流与合并余风的相互作用，并计算其最终结构在距离中心发动机$\gtrsim 10^{11}$ ~cm。我们表明，最终的喷流结构，以及由此产生的余辉发射，强烈依赖于喷流的初始结构，其亮度和持续时间。虽然喷流的初始结构对于持久的SGRB是保留的，但对于几乎不通过风的喷流来说，它是强烈修改的。这说明了全球模拟的结果与传播研究相结合，以更好地预测预期的余辉签名从中子星合并的重要性。结构射流提供了一个合理的描述GRB 170817 A余辉发射与离轴角$θ_{\rm obs} \approx 22.5^\circ$。
2021-07-05 astro-ph.HE
Black hole to breakout: 3D GRMHD simulations of collapsar jets reveal a wide range of transients
我们提出了一套第一个3D GRMHD星的模拟，从自洽射流发射的吸积克尔黑洞（BH）的突破从恒星。我们确定了三种类型的外流，取决于角动量，$ l $，崩溃的材料和磁场，$ B $，在BH地平线上：（一）次相对论外流（低$ l $和高$ B $），（二）定常吸积激波不稳定性（SASI;高$ l $和低$ B $），（三）相对论喷流（高$ l $和高$ B $）。在没有喷流的情况下，恒星包层的自由落体为BH吸积速率提供了一个很好的估计。喷流可以大大抑制吸积率，其持续时间可以限制在恒星的磁化剖面。我们发现，大（陡峭）的内部密度幂律指数（$ \gtrsim 2 $）的祖先，面临着极端的挑战，伽马射线暴（GRB）的祖先，由于过度的亮度，全球时间演变的光变曲线在整个爆发和短的爆发时间，与观测不一致。我们的研究结果表明，各种各样的观测到的爆炸外观（超新星/超新星+伽玛暴/低光度伽玛暴）和发射相对论流出的特性（亮度和持续时间）可以自然地解释的祖先结构的差异。我们的模拟揭示了几个重要的喷流功能：（一）强磁耗散内的恒星，导致弱磁化射流突破，可能有显着的光球发射和（二）自发出现的倾斜吸积盘喷流，即使在没有任何倾斜的祖。
2021-12-26 astro-ph.HE
Testing the neutrino annihilation model for launching GRB jets
伽玛射线暴（GRB）喷流的发射机制仍然存在争议，导致喷流成分存在很大的不确定性。磁流体动力学模型和中微子湮灭模型已经被提出来研究黑洞/吸积盘中心引擎的能量提取。特别是，对于持续时间为$T\lesssim 100$ ~s的爆发所预期的极端吸积率$\dot M\sim 0.1-1$ ~ M $_\odot$ s $^{-1}$，圆盘可以是有效的中微子发射体。中微子-反中微子湮灭的结果在喷流的能量沉积率，可以在原则上，占爆炸的能量。最近对暴后数小时X射线耀斑和超长伽玛暴的发现表明伽玛暴活动可以持续$\sim 10^4$ ~s或更长时间。这些长寿命事件的影响类似于经典的伽玛暴。鉴于这些发现，我们重新评估中微子湮灭模型。我们推导出中微子动力射流的最大可能能量作为爆发持续时间的函数，并表明可用的能量下降快，较长的爆发。对于一个标准的参数选择，该模型在解释观测到的持续时间超过$\sim 10^3$ ~s的事件的能量学时，差了三到四个数量级。
2014-08-20 astro-ph.HE
Jets and Gamma-Ray Burst Unification Schemes
有几条证据表明，驱动伽马射线暴（GRB）的超相对论外流被准直成窄喷流。然而，这些都是间接的，喷流结构的约束相当差。更重要的是，射流动力学仍然没有得到详细的研究。已经有人提出，在不同的长持续时间事件之间观察到的变化，从明亮的光谱硬伽玛暴到暗淡和光谱软的X射线闪光（XRF），可能主要是由于相对于相当相似的相对论喷流的不同视角（或视线）。在这里，我们描述了这些主题的知识现状，解释了一些基本原理背后的一些最相关的物理学，并讨论了未来的前景。
2010-12-22 astro-ph.HE
Exploring Gamma-Ray Burst Diversity: Clustering analysis of emission characteristics of Fermi and BATSE detected GRBs
本研究用嵌套高斯混合模型对Fermi和BATSE的GRB数据聚类，分出四类并分析其辐射机制与前身星起源，揭示了GRB在多方面的多样性。
2024-02-23 astro-ph.HE
Off-axis afterglow light curves and images from 2D hydrodynamic simulations of double-sided GRB jets in a stratified external medium
伽马射线暴（GRB）喷流很窄，因此通常指向远离我们的方向。它们最初是超相对论性的，导致它们的瞬发$γ$射线和早期的余辉发射远离我们。然而，当喷流逐渐减速时，它的光束锥变宽，最终到达我们的视线，余辉发射可能被检测到。这种孤立的余辉至今还没有被清楚地探测到。然而，在即将进行的光学或无线电勘测中应能探测到它们，而且很难清楚地区分它们和其他类型的瞬变。因此，我们进行详细的，现实的计算预期的余辉发射从伽玛射线暴喷气机从不同的角度看，从喷气机的对称轴。使用二维相对论流体动力学模拟射流传播到不同的幂律外部密度分布，$ρ_{\rm ext}\propto{}R^{-k}$的$k=0,\,1,\,1.5,\,2$，范围从均匀的ISM样介质（$k=0$）的分层稳定的恒星风一样的配置文件（$k=2$）的动态计算。我们计算了射电、光学和X射线的光变曲线，以及射电余辉图像的大小、形状和通量质心的演化。这可能有助于识别未对准的相对论喷流，无论是最初的超相对论喷流，还是在其光束内为观察者产生伽玛射线暴，（可能本质上更常见）适度相对论，在（i）附近的超新星Ib/c（其中一些与长持续时间的伽玛暴有关），或（ii）在双星中子星合并中，可能产生短持续时间的伽玛暴，并且也可以在引力波中被检测到（例如，具有弱的瞬发$γ$射线发射的GW $\,$ 170827/GRB $\,$ 170817 A可以具有离轴喷流）。
2018-09-05 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
Modeling of the Gamma Ray Burst photospheric emission: Monte Carlo simulation of the GRB prompt emission, numerical results and discussion
本研究针对GRB瞬时辐射中未被充分理解的热成分，开发蒙特卡罗代码模拟基础与结构化等离子体喷流的光球辐射，验证了数值积分与模拟结果的一致性，发现洛伦兹因子结构对光谱展宽等几何效应起关键作用，拟合结果与典型GRB观测特征匹配。
2024-10-09 astro-ph.HE
The origin and propagation of variability in the outflows of long duration gamma-ray bursts
我们提出的伽马射线暴喷流通过其恒星的祖物质，并随后通过周围的星周介质传播的流体动力学模拟的结果。我们认为这两个射流注入恒定的性能在中心的恒星和射流注入一个可变的光度。我们表明，恒星外的喷气机的可变性是由发动机注入的可变性和通过恒星的喷气传播引起的可变性的组合。比较两种情况下的功率谱表明，即使喷流在恒星内部受到严重冲击，发动机注入的可变性也会保留下来。这种冲击在长时间尺度上产生额外的可变性，大约几秒钟。我们的研究结果表明，通常在伽马射线暴中观察到的持续时间为几秒钟的宽脉冲是由于喷流与祖先的相互作用，而以毫秒时间尺度上的波动为特征的短时间尺度的变化，必须在喷流的底部注入。因此，研究伽玛暴的快速变化特性可以为内部引擎的性质和从中提取能量的机制提供线索。
2010-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Photospheric Prompt Emission From Long Gamma Ray Burst Simulations -- II. Spectropolarimetry
虽然伽马射线暴（GRB）已经被探测了几十年，但由于缺乏对这些事件产生高能辐射闪光或瞬发辐射的辐射机制的了解，阻碍了GRB作为高能天体物理过程探测器的充分利用。虽然有多个模型试图描述即时发射，但每个模型都可以调整以解释伽马和X射线能带中观察到的GRB特性。一个能量范围，尚未充分探讨的目的，即时发射模型比较是光学波段，特别是关于偏振。在这里，我们使用改进的MCRaT代码来计算预期的光球光学和伽马射线偏振签名（分别为$Π_\mathrm{opt}$和$Π_γ$）从一组两个相对论流体动力学长伽玛暴模拟，模拟恒定和可变的射流。我们发现，时间分辨的$Π_\mathrm{opt}$可以是大的（$\sim 75\%$），而时间积分的$Π_\mathrm{opt}$可以是较小的，由于在伽玛射线暴喷流中的光子起源的不对称积分; $Π_γ$遵循类似的演变为$Π_\mathrm{opt}$具有较小的偏振度。我们还表明，$Π_\mathrm{opt}$和$Π_γ$与每个能量范围内的观测结果非常一致。此外，我们根据它们在米德关系中的位置对伽玛暴的预期极化进行了预测。虽然可以改进我们的分析和预测，他们表现出的洞察力，全球辐射转移模拟伽玛暴喷流可以提供相对于当前和未来的观测。
2021-12-04 astro-ph.HE
Black hole hyperaccretion in collapsars. III. GRB timescale
伽马射线暴（GRB）分为长和短两类（即，LGRB和SGRB）的基础上观察到的双峰分布的持续时间$T_{90}$。多信使观测表明，大多数SGRB和LGRB应该分别由紧凑物体合并和大质量黑洞超吸积中的黑洞（BH）超吸积发射的超相对论喷流提供动力。然而，持续时间标准有时不能正确地反映一个特定的伽玛暴的物理起源。在星载情况下，当喷流成功地从包层和星周介质中爆发出来时，可以观测到伽玛暴。观测到的GRB持续时间只反映了喷射爆发后发动机工作的时间。本文研究了中微子湮灭或Blandford-Znajek机制驱动的喷流在大质量中微子中的传播。的签名的祖先产生的LGRB，SGRB，和失败的GRB在Bracksar的情况下展出。黑洞超吸积的质量供给与喷流向包层的传播之间的竞争，完全取决于黑洞的密度分布。我们发现，持续时间和各向同性的能量$E_{\rm{γ,iso}}$的伽玛暴可以帮助约束的密度分布的中微子。最后，我们提出一个起源于中微子的SGRB，GRB 200826 A，可能起源于一个由$\sim 10~M_\odot$的起源星发射的中微子湮灭占主导地位的喷流，其前身的信封已被剥离。
2022-08-21 astro-ph.HE
Photospheric Polarization Signatures From Long Gamma Ray Burst Simulations
对伽马射线暴（GRB）的全面了解一直是难以捉摸的，因为围绕这些事件中起作用的辐射机制存在各种各样的问题。伽玛暴的偏振测量可以在很大程度上限制相关的辐射机制和伽玛暴喷流的结构，但是，有一个有限数量的理论预测，观察到的伽玛暴偏振可以进行比较。在这里，我们进行辐射转移计算的一组二维相对论流体动力学长伽玛暴（LGRB）喷流模拟，一个恒定的和一个可变的喷流，使用Monte Carlo辐射输运（MCRaT）代码。MCRaT已被增强的列入极化，它已首先通过复制各种文献中的结果进行了验证，然后用于获得时间积分和解决的偏振度和角度的合成LGRB。虽然获得的时间积分偏振度{（$\lesssim 1$ \%）}与POLAR实验的约束一致，但由于我们使用的模型射流剖面中缺乏强梯度，它们低于其他理论研究。时间分辨结果表明，在光变曲线的最亮部分，轴上观测到的具有宽喷流的伽玛暴将具有小的偏振度（$\lesssim 2\%$）和{恒定偏振角}。离轴观测到的伽玛暴具有较大的偏振度和偏振角，偏振度和偏振角随外流辐射壳层的时间结构而变化。然后，我们把我们的结果的背景下，伽玛暴即时发射模型和未来的LEAP和POLAR-2伽玛暴偏振探测。
2020-06-03 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
The Physics of Gamma-Ray Bursts and Relativistic Jets
我们提供了一个全面的审查的主要发展，我们的理解伽马射线暴，特别是集中在过去15年内的发现时，其真正的性质被发现。我们描述了从无线电到多GeV波段的光子的观测特性，包括即时发射和余辉阶段。这些光子在伽玛射线暴的产生机制进行了讨论，并面临着这些爆炸的物理性质，他们的祖星和周围的介质的观察。在提出观测证据表明，一个强大的，准直的，射流以接近光速的速度在这些爆炸中产生后，我们描述了我们目前的理解有关的产生，加速和耗散的射流和比较这些属性与AGN和AGN相关的射流。我们讨论了越来越多的观测证据表明，长时间的伽玛暴产生时，大质量的恒星死亡，至少有一些短时间的爆发与老，大致太阳质量，紧凑的恒星。在这些爆炸中是否产生了黑洞或强磁化的快速旋转的中子星的问题也被讨论。我们提供了一个简短的总结，我们已经了解到的相对论性无碰撞冲击和粒子加速从伽玛暴余辉研究，并讨论了目前的理解的辐射机制在瞬发阶段。我们讨论了理论预测可能的高能中微子辐射的伽玛暴和目前的观测限制。最后，我们讨论了这些爆炸如何可能被用来研究宇宙学，例如恒星形成，金属富集，再电离历史，以及宇宙中第一批恒星和星系的形成。
2014-10-02 astro-ph.HE
Testing Blandford-Znajek mechanism in black hole hyperaccretion flows for long-duration gamma-ray bursts
长持续时间的伽马射线暴（GRB）通常与大质量恒星的核心坍缩有关。在双星系统中，被超吸积盘包围的旋转恒星质量黑洞被认为是伽玛暴中心引擎的可能候选者之一。在本文中，我们的工作包括146个长伽玛暴的多波段余辉中具有显着的喷流中断功能的样本。然后可以通过射流中断时间来获得射流张开角。通过计算BH超吸积系统中由Blandford-Znajek（BZ）机制驱动的GRB喷注，分析了样品中长GRB亮度和持续时间的分布，并对不同BH自旋的吸积率进行了约束.结果表明，BZ机制是如此强大，使得在合理的吸积率范围内解释长时间的GRB瞬发辐射成为可能。
2020-12-23 astro-ph.HE
