Photospheric Emission in Gamma-ray Bursts: Variability
一般认为，在伽马射线暴（GRB）中，光球辐射的变异性与喷流功率的变异性有关。本文进一步研究了可变喷流中光球辐射的变化。通过设置一个常数$η$（喷流的无量纲熵），我们发现光球辐射的光变曲线在喷流功率的时间剖面上显示出“跟踪”模式。然而，相对可变性是显着较低的光球发射相比，在喷流功率。当$η$为遗传变量时，光球辐射的变异性不仅受喷流功率的限制，而且受$η$的强烈影响。它变得复杂，并且通常不同于喷气动力。另外，光球辐射在不同光子能量下的变化也可能是相反的相位。我们还发现，相对可变性并不保持不变的光子能量与一个明显的减少，在一定的能量。这与GRB 090902 B的分析是一致的，其中在很宽的能量范围内检测到了可观的热分量。对于其他几个伽玛暴耦合的热分量，我们保守地评估的热和非热辐射的变化，分别。我们的研究结果表明，热发射的相对变化可能是可比的，这些突发的非热发射。另外，对GRB~ 120323 A的分析表明，光球辐射的变化可能与非热辐射的变化相反。
2020-06-29 astro-ph.HE
Photospheric Emission From Variable Engine Gamma Ray Burst Simulations
将辐射传输计算与流体动力学模拟相结合，在理解长伽马射线暴（LGRB）瞬发辐射方面取得了重大进展。在这些成就的基础上，我们提出了一个分析的光球发射通过使用Monte Carlo辐射传输（MCRaT）代码的流体动力学模拟与可变射流剖面。MCRaT传播并康普顿散射已注入准直流出的单个光子，以产生合成光变曲线和光谱。这些光变曲线和光谱使我们能够将我们的结果与LGRB观测数据进行比较。我们发现我们的拟合时间分辨$β$参数和观察到的参数之间非常吻合。此外，我们的模拟表明，光球发射，在一定的条件下，能够创建观测预期的带$α$参数。最后，我们表明，模拟与Golenetskii相关性是一致的，但表现出一定的应变与Amati和Yonetoku相关性。
2018-11-05 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
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
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
High Energy Neutrinos from Dissipative Photospheric Models of Gamma Ray Bursts
我们计算的高能中微子光谱从伽马射线暴的排放产生的耗散喷流光球决定的重子或磁为主的动力学，并比较这些中微子光谱中得到的传统的内部冲击模型。我们还计算了基于这些模型的扩散中微子光谱，这似乎与目前的IceCube 40+59约束兼容。虽然需要根据这里讨论的模型和来自整个阵列的数据进行重新分析，但目前似乎只有那些参数最极端的模型接近于受到限制。为了区分所讨论的各种模型，可能需要对整个冰立方进行多年的运行，也许还需要下一代大容量中微子探测器。
2012-10-03 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
Photospheric radius expansion during magnetar bursts
2008年8月24日，新的磁星SGR 0501+4516（由SWIFT发现）发出了一个明亮的爆发，在硬X射线中具有明显的双峰结构，让人想起在吸积中子星上的一些明亮热核爆发中看到的双峰时间结构。在后一种情况下，这是由于光球半径膨胀（PRE）：当通量达到爱丁顿极限时，光球膨胀并冷却，使得发射变得更柔和并暂时退出X射线波段，当光球沉降下来时重新出现。我们认为，必要的因素，产生双峰PRE事件，并表明，这样的机制可以在磁星爆发，尽管有很大的不同的发射过程。在磁星中确定磁爱丁顿极限将限制磁场和距离，原则上可以测量引力红移。它还将发射区定位在中子星表面，限制爆发触发机制。PRE事件的结论性确认将需要更详细的爆发辐射模型。然而，对于SGR 0501+4516，预测的临界通量（使用从时间推断的磁场强度和它在银河系英仙座臂中的可能位置所暗示的距离）与8月24日爆发中观察到的一致。
2010-06-11 astro-ph.HE
NICER Discovers Spectral Lines During Photospheric Radius Expansion Bursts from 4U 1820-30: Evidence for Burst-driven Winds
我们报告了中子星内部成分探测器（NICER）在超紧双星4U 1820-30的光球半径膨胀（PRE）X射线爆发期间发现的窄发射线和吸收线。NICER在2017年8月观察到该源累积了约60千克的暴露量。探测到五次热核X射线爆发，其中四次显示出PRE的明显迹象。我们提取的光谱在PRE阶段，并适合每个模型，其中包括一个comptonized组件来描述吸积驱动的发射，和一个黑体的突发热辐射。利用拟合黑体的温度和球面发射半径来评估各次爆发中PRE的强度。两个最强的PRE爆发（爆发对1）的黑体温度约为0.6千电子伏，发射半径为100公里（在8.4千秒差距的距离）。另外两个爆发（爆发对2）具有较高的温度（~0.67 keV）和较小的半径（75 km）。所有的PRE爆发都显示出在1 keV附近的窄线发射的证据。通过共同添加的PRE相位谱的爆发对1和，分别，2，我们发现，在这两个共同添加的光谱，显着的，窄的，光谱特征接近1.0（发射），1.7和3.0千电子伏（吸收）。值得注意的是，与爆发对2的质心相比，爆发对1的共同添加光谱中的所有拟合线质心都出现了系统性的蓝移，蓝移系数为$1.046 \pm 0.006$，强烈表明引力红移，风引起的蓝移，或者更可能是两种效应的某种组合。观测到的位移与这种情况是一致的，因为对1中较强的PRE爆发达到较大的光球半径，因此具有较弱的引力红移，并且它们产生更快的流出，产生更…
2019-06-03 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
Gamma-ray burst models with general dynamics and fits to Fermi LAT bursts
我们提出了一个耗散光球模型的伽马射线暴，通常带峰周围MeV的能量出现同步辐射从光球周围。我们以一般的方式处理初始加速，GeV发射是光球辐射与减速半径处受冲击电子的相互作用产生的。我们展示了这个模型的一些应用。
2013-09-05 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
NICER views moderate, strong, and extreme photospheric expansion bursts from the ultracompact X-ray binary 4U 1820$-$30
本研究分析NICER在2017—2023年观测到的4U 1820$-$30的15次I型X射线暴，利用时间分辨光谱识别中等、强和极端PRE爆发，并用吸积盘反射解释爆发初期偏离黑体的辐射。
2024-08-04 astro-ph.HE
Emission and Absorption Lines in Photospheric Radius Expansion Bursts of 4U 1820$-$30
本研究利用NICER观测数据分析4U 1820--30的PRE X射线爆发光谱，识别出多条发射线和吸收线，验证其由PRE风产生，并证明HUBS适合后续研究。
2025-04-15 astro-ph.HE
Photospheric emission from long duration gamma-ray bursts powered by variable engines
我们提出了一套数值模拟的结果，长期的伽马射线暴喷流，旨在研究的影响，一个可变的引擎上的光球发射的峰值频率。我们的模拟遵循祖先恒星内部的喷流的传播，它的爆发，以及随后在光球半径的环境中的膨胀。一个常数和两个阶跃函数模型被认为是发动机光度。我们发现，我们的合成光变曲线遵循类似于Golenetskii相关性的亮度峰值频率相关性，发现在长时间的伽马射线暴观测。在探索的参数空间内，似乎中央引擎的光度分布对亮度峰值频率平面中的伽马射线暴的位置没有显著影响，来自不同中央引擎的暴彼此无法区分。
2014-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Photospheric Emission in Gamma-Ray Bursts
在过去的几年里，我们对伽马射线暴（GRB）瞬发辐射物理学的理解取得了重大突破，认识到热分量伴随着整个非热瞬发光谱。这个热部分本身是重要的，因为它提供了对最里面的流出区域的物理学的直接探测。它还具有间接的重要性，作为逆康普顿散射的种子光子的来源，因此它也有助于非热部分。在这篇简短的评论中，我们强调了最近的一些关键发展。从观测上看，虽然到目前为止，它被清楚地确定只有在少数爆发，有间接证据表明，热成分存在于一个非常大的比例，可能接近100%的伽玛暴。从理论上讲，热分量的存在作为伽玛暴物理的一种探测手段，有着广泛的意义。一些令人惊讶的影响，包括它的使用作为探针的射流动力学，几何形状和磁化。
2016-03-16 astro-ph.HE
Jet propagations, breakouts and photospheric emissions in collapsing massive progenitors of long duration gamma ray bursts
我们用二维轴对称相对论流体动力学模拟研究了（1）喷流通过快速旋转和坍缩的大质量恒星的包层的传播，这被认为是长持续时间伽马射线暴（GRB）的祖先，（2）爆发和随后膨胀成恒星风，（3）伴随的光球辐射。我们发现，如果信封均匀旋转几乎在质量脱落的限制，其外部最终停止收缩时，离心力变得足够大。然后，另一个冲击波形成，向外传播，并打破了信封进入恒星风。射流和离心冲击波哪一个爆发得早，取决于射流喷射的时机。如果激波爆发由于较晚的注入而较早发生，则喷流传播和随后的光球发射受到很大影响。我们特别注意的观测结果的差异喷射喷射的时间。我们计算光学深度，找到光球的位置，提取密度和温度在适当的延迟时间从流体动力学数据。我们发现，光球辐射的光度和观测温度都比以前的研究报道的要低得多。虽然伽玛暴的光度仍然足够高，但观测到的温度低于米德关系所预期的光谱峰值处的能量。这可能意味着光子和物质之间的能量交换在更深的内部终止，或者一些非热过程正在运行以提高光子能量。
2011-02-18 astro-ph.HE
Clustering of gamma-ray burst types in the Fermi-GBM catalogue: indications of photosphere and synchrotron emissions during the prompt phase
人们提出了许多不同的物理过程来解释伽马射线暴（GRB）中的瞬发伽玛射线辐射。虽然有两个爆发的光球和同步辐射源的例子，这些不同的光谱外观还没有推广到大样本的伽玛暴。在这里，我们寻找签名的不同的发射机制，在完整的费米伽马射线太空望远镜GBM目录。我们使用高斯混合模型来聚类爆发，根据它们的参数从带函数（$α$，$β$，和$E_{pk}$）以及它们的通量和$T_{90}$。我们发现了五个不同的集群。我们进一步认为，这些集群可以分为爆发的光球起源（2/3的所有爆发，分为3个集群）和爆发的同步辐射源（1/3的所有爆发，分为2个集群）。例如，主要包含短爆发的星团与光球发射源一致。我们讨论了几个原因，可以确定哪个集群的爆发属于：射流耗散模式和/或射流内容，或视角。
2017-12-05 astro-ph.HE
Diffusive photospheres in gamma-ray bursts
光球辐射可能起源于两种性质不同的相对论外流：在光球半径处外流内部的光子散射，或辐射扩散到外流的边界。本文通过测量几个伽马射线暴（GRB）早期余辉中热分量的温度和通量，以及瞬发相的总通量，确定了外流的初始半径及其洛伦兹因子。结果表明，在某些情况下，外流有相对较低的洛伦兹因子$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$，表明扩散光球起源的热组件，与超相对论外流。
2020-03-25 astro-ph.HE
Sub-photospheric turbulence as a heating mechanism in gamma-ray bursts
我们研究了湍流在提供伽马射线暴（GRB）发射中的可能作用。由于流体动力学或电流驱动的不稳定性，伽玛射线暴喷流中可能产生湍流。喷流携带密集的辐射，湍流级联可以被康普顿阻力阻尼，通过散射将流体动能传递给光子。我们确定了湍流耗散的两种机制：（1）“粘性”-湍流级联是康普顿阻尼的尺度$\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$小得多的微观等离子体尺度。无碰撞耗散激发等离子体粒子，这些粒子辐射接收到的能量;耗散的功率如何在粒子之间分配需要进一步研究动力学模拟。我们表明，耗散制度的切换从粘性到碰撞射流膨胀过程中，在射流光学深度取决于湍流的振幅的临界值。湍流伽玛暴喷流预计会发射非热光球辐射。我们的分析还提出了在以前的工作中讨论的黑洞吸积盘湍流康普顿化的修订。
2018-10-04 astro-ph.HE
Prompt Neutrino Emission of Gamma-Ray Bursts in the Dissipative Photospheric Scenario Revisited: Possible Contributions from Cocoons
高能中微子可能起源于伽马射线暴（GRB）事件的不同阶段。在这项工作中，我们重新讨论了耗散光球的情况下，伽玛暴的即时发射产生的光球半径。同时，可能的耗散机制（例如，内部冲击或磁重联）可以将宇宙射线（CR）加速到超高能量，然后通过强子核和光强子过程产生中微子，这被称为瞬发中微子。本文在自洽的分析框架下，考虑了喷丝茧结构和可能的准直效应，得到了单个伽玛暴的瞬发中微子谱。我们调查了一个可能的中微子信号从茧，这在以前的研究中被忽略了。我们发现，如果一个伽玛暴事件发生在一个Mpc的数量级的距离，有一个很大的机会观察到中微子发射的茧冰立方，这是更有希望比喷流中微子，因为茧的开口角大得多。我们还计算了伽玛暴茧的散射中微子通量，发现它可以与喷流的散射中微子通量相比较。我们的结果与IceCube合作报告的最新结果一致，即在新数据中未发现中微子事件与观测到的GRB之间存在显著相关性（Aartsen et al. 2017）。
2017-06-05 astro-ph.HE
Line detections in photospheric radius expansion bursts from 4U 1820-303
本文利用NICER重新分析4U 1820-303的12次PRE暴，在亚秒尺度建模连续谱与吸收线，发现多条显著谱线但未证实线能与黑体半径相关。
2025-01-02 astro-ph.HE
NICER Detection of Strong Photospheric Expansion during a Thermonuclear X-Ray Burst from 4U 1820-30
国际空间站（ISS）上的中子星内部成分探测器（NICER）在I型X射线爆发期间观测到4U 1820-30中子星的强烈光球膨胀。恒星外壳中的热核氦闪光为达到爱丁顿极限的爆发提供了动力。辐射压力将光球推到200公里外，而黑体温度下降到0.45 keV。以前对类似爆发的观测是用灵敏度仅高于3 keV的仪器进行的，并且爆发信号在低温下很弱。NICER的0.2-12 keV通带使强膨胀爆发的第一次完整的详细观察成为可能。强烈的膨胀只持续了0.6秒，然后是适度的膨胀，表观半径为20公里，在爆发开始后3秒，光球最终稳定下来。除了来自中子星的热辐射外，NICER光谱还揭示了与光学厚康普顿化非常吻合的第二个成分。在强烈膨胀期间，这个分量比爆发前亮6倍，占通量的71%。在中等膨胀阶段，康普顿化通量下降，而热分量变亮，总通量保持恒定在爱丁顿极限。我们推测，在吸积环境中的热辐射进行再处理，形成康普顿化组件，并在恒星的覆盖分数的变化解释了总流量的相对贡献的演变。
2018-08-20 astro-ph.HE
Evidence for the photoionization absorption edge in a photospheric radius expansion X-ray burst from GRS 1747$-$312 in Terzan 6
中子星表面的热核X射线爆发可以使光球层富集金属元素，从而在爆发谱上留下光电离边缘。我们在这里报告的吸收边的发现，在光谱的I型X射线爆发的NS低质量X射线二进制GRS 1747 $-$ 312在泰山6观测期间的罗西X射线定时探测器。我们发现边缘能量在光球半径膨胀阶段从$9.45\pm0.51$ keV演化到$\sim6$ keV，然后再回到$9.44\pm0.40$ keV，而在冷却尾部保持在$8.06\pm0.66$ keV.类氢Ni、Fe或Fe/Ni混合物的光电离吸收边和金属的束缚-束缚跃迁可能是造成这些光谱特征的原因。在冷却尾中测量的吸收边能量与实验室类氢Ni（Fe）边能量值的比值允许我们估计引力红移因子$1+z=1.34\pm0.11$（$1+z=1.15\pm0.09$）。富金属大气模型很好地描述了冷尾过程中光谱参数的演变。直接冷却法和潮汐变形性对NS质量和半径的联合约束强烈表明铁族元素在大气中的丰度非常高，并将到源的距离限制在$11\pm1$ kpc。
2018-10-12 astro-ph.HE
A generalized method to measure the Lorentz factor from gamma-ray burst photospheric emission
本文提出一种基于光球层发射测量伽马射线暴整体洛伦兹因子 $Γ$ 的广义方法，可适用于高耗散非热谱情形，并在两个 GRB 能谱上验证，分别得到约 15% 不确定度的测量值和上限。
2025-06-11 astro-ph.HE
Photospheric radius expansion thermonuclear burst and X-ray reflection from the neutron star X-ray binary 4U 1702-429
本文利用NICER、XMM-Newton和NuSTAR数据研究4U 1702-429的热核暴与X射线反射，发现PRE事件、软超量发射机制及宽铁线和康普顿驼峰等反射特征，并估算磁场强度。
2025-08-18 astro-ph.HE
Photospheric Prompt Emission From Long Gamma Ray Burst Simulations -- I. Optical Emission
由于我们对产生瞬发辐射的辐射机制的认识不完全，很难对伽马射线暴（GRB）有一个完整的认识。这种辐射在GRB的前几十秒内被探测到，通常由硬X射线和伽马射线光子主导，尽管也有几十次即时光学探测。这些光学探测有可能区分合理的即时发射模型，如光球和同步加速器激波模型。在这项工作中，我们使用一个改进的MCRaT代码，其中包括循环同步辐射发射和吸收，光球模型下进行辐射转移计算从光学到伽马射线能量。计算使用一组二维相对论流体动力学长伽玛射线暴射流模拟，包括恒定和可变的射流。我们预测的光学和伽马射线的光变曲线作为观察者的角度和射流的可变性的函数之间的相关性，并发现，应该有非常暗淡的光学提示大视角的前体。此外，检测到的光发射起源于密集区域的流出，如冲击界面和射流茧界面。我们的研究结果还表明，光球模型是不能占目前的一套光学即时检测已经取得和额外的辐射机制，需要解释这些即时的光学观测。这些发现表明了利用流体动力学计算的喷流结构进行全球辐射转移模拟的重要性。
2021-09-06 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
Photospheric Radius Expansion and a double-peaked type-I X-ray burst from GRS 1741.9-2853
我们对NuSTAR观测到的两次I型X射线爆发进行了分析，这两次爆发来自2020年5月爆发期间非常微弱的瞬态中子星低质量X射线双星GRS 1741.9-2853。我们表明，持久性发射可以建模为一个吸收，康普顿黑体除了铁K $α$发射，可归因于相对论磁盘反射。假设距离为7千秒差距，我们测量了一个持续的测热的，未吸收的光度为$L_{\mathrm{bol}}=7.03^{+0.04}_{-0.05}\times10^{36}\,\mathrm{erg\,s^{-1}}$，对应于一个爱丁顿比为$4.5\%$。这种持续的光度结合光变曲线分析，使我们推断爆发是纯He燃烧的结果，而不是混合H/He燃烧。时间分辨光谱表明，第一次爆发的辐射热通量表现出双峰结构，将源内的一个小人口的吸积中子星表现出多峰I型X射线爆发。我们发现，第二个，更明亮的爆发表明光球半径膨胀（PRE）的证据，在其峰值，这PRE事件有一个未吸收的热辐射通量的$F_{\mathrm{peak}}=2.94^{+0.28}_{-0.26}\times10^{-8}\,\mathrm{erg\,cm^{-2}\,s^{-1}}$。这产生了一个新的距离估计值$d=9.0\pm0.5$ kpc，假设这对应于纯He在正则中子星表面燃烧的爱丁顿极限。此外，我们进行了详细的时序分析，未能找到准周期振荡或突发振荡的证据，我们将均方根变异性的上限$1…
2021-06-24 astro-ph.HE
Fermi Observations of GRB 220426A: a burst similar to GRB 090902B
本文报道了一次由\emph{Fermi}卫星观测到的非常明亮的长持续时间伽马射线暴（GRB~ 220426 A）。GRB~ 220426 A由两个主脉冲和一些次峰组成，总持续时间为$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
An unusual type-I X-ray burst from the neutron star X-ray binary IGR J17591-2342: a double-photospheric-radius-expansion burst?
本研究在中子星X射线双星IGR J17591-2342的I型X射线暴中发现双光球半径膨胀的罕见特征，对现有热核暴理论提出挑战，并给出可能的物理解释方向。
2025-06-19 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Expanded atmospheres and winds in Type I X-ray bursts from accreting neutron stars
本文通过构建含广义相对论效应的辐射驱动超爱丁顿星风与静态膨胀包层稳态模型，研究I型X射线暴中光球半径演化，并指出静态模型在暴上升阶段不适用、触地通量解释存在系统不确定性以及光球光谱移动主要由引力红移主导。
2023-10-30 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
The imprint of convection on Type I X-ray bursts: Pauses in photospheric radius expansion lightcurves
本文通过MESA模拟表明，I型X射线暴在富氢壳层下氦层点燃后，超爱丁顿风抛射外层可自然产生光变曲线“暂停”，其时长由对流范围决定，且SAX J1808.4-3658数据支持H/He界面强混合情形。
2023-10-30 astro-ph.HE
The Role of a Neutron Component in the Photospheric Emission of Long-Duration Gamma-Ray Burst Jets
本文通过相对论流体动力学模拟与MCRaT辐射转移后处理，研究中子成分对长伽马射线暴喷流光球辐射的影响，发现其改变Band参数并提高总辐射能量。
2024-02-28 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
The time-resolved spectra of photospheric emission from a structured jet for gamma-ray bursts
在许多费米伽马射线暴（GRB）中发现的准热成分意味着光球辐射确实对许多GRB的瞬发辐射有贡献。但用能带函数或截止幂律经验拟合的观测光谱，特别是光谱和峰值能量（$E_{p}$）的演化是否能用光球发射模型单独解释，还有待进一步讨论。在这项工作中，我们详细研究了光球发射的时间分辨光谱和$E_{p}$演变的结构射流，具有内恒定和外减小的角洛伦兹因子的配置文件。此外，一个连续的风与时间相关的风光度已被认为是。结果表明，光球在峰值附近的光谱类似于幂律截止光谱。该光谱可以具有观测到的平均低能光谱指数$α$ $ \sim -1$，并且我们的光球模型中的低能光谱指数的分布与观测到的（$-2\lesssim $ $α\lesssim 0$）相似。此外，衰变阶段的两种谱演化（以核宽（$θ_{c}$）为间隔）分别与几个Fermi多脉冲和单脉冲伽玛暴的时间分辨谱分析结果一致。对于光球模型，我们也能很好地再现观测到的两种$E_{p}$演化模式。因此，通过考虑光球发射的结构喷流，我们再现的观测以及最适合的截止幂律模型的峰值通量谱或时间积分谱的伽玛暴。
2019-08-30 astro-ph.HE
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
Numerical simulation of photospheric emission in long gamma-ray bursts: prompt correlations, spectral shapes, and polarizations
本文通过三维相对论流体动力学与蒙特卡罗辐射输运模拟，研究长伽马射线暴光球层辐射，解释峰值能量–光度相关性，并揭示光谱偏窄及偏振的角度、时间和能量依赖。
2023-07-19 astro-ph.HE
Gamma-ray burst spectra and spectral correlations from sub-photospheric Comptonization
瞬发伽玛射线谱的起源是伽马射线暴物理学中尚未解决的重要问题之一。它的一般非热特性和在X射线波段的柔软性仍然无法解释。我们通过对散射主导的光子-轻子等离子体中辐射-物质相互作用进行蒙特卡罗模拟来解决这些问题。等离子体-最初处于平衡状态-被突然注入轻子群体的能量驱动到非平衡状态，模仿冲击波或磁能耗散的效果。由于光子和轻子之间的能量交换，平衡恢复发生。虽然初始和最终的平衡光谱是热的，过渡的光子光谱的特点是非热的功能，如幂律尾巴，高能量的颠簸，和多个组件。如果耗散发生在小到中等的光学深度，那么在无穷远处观察到这种非热特征，并且在热化完成之前释放光谱。我们模拟的合成光谱与频带功能，并表明所得到的光谱参数是类似的观察的频率范围内的2-3个数量级的峰值周围。此外，我们的模型预测的低频光子指数和峰值频率之间的相关性，以及低频和高频指数之间。通过对重子火球和对支配火球的研究，得出重子火球是解释伽马射线暴谱观测特征的较好模型的结论。
2015-02-10 astro-ph.HE
Simultaneous constraints on the mass and radius of Aql X-1 from quiescence and X-ray burst observations
中子星质量和半径的测量是区分各种稠密物质状态方程的最直接的方法之一。低质量X射线双星中吸积中子星的质量和半径可以通过几种方法来限制，包括I型X射线爆发和静止光谱的光球半径膨胀。在本文中，我们首次同时应用这两种方法来约束Aql X-1的质量和半径，作为一个可靠的距离估计，高信噪比的静态光谱从钱德拉和XMM-牛顿，和光球半径膨胀爆发从RXTE是可用的。这也被用于验证两种方法之间的一致性，并缩小中子星质量和半径的不确定性。根据光球半径膨胀爆发法和静态光谱法的重叠置信区，发现Aql X-1的距离应在$4.0-5.75$ kpc范围内。此外，我们还证明了Aql X-1致密星的质量和半径与奇异星状态方程和传统的中子星模型是一致的。
2017-06-29 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
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
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
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
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
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
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
Photospheric radius expansion in superburst precursors from neutron stars
碳的热核失控燃烧是在极少数情况下从吸积的中子星中观察到的，作为长达一天的X射线耀斑，称为超级爆发。在少数观测到爆发的情况下，超级爆发在开始时会表现出短暂的前兆爆发。然而，在每一种情况下，数据的质量都不足以对前体进行光谱分析。使用RXTE上PCA仪器的丙烷反符合探测器的数据，我们进行了第一次详细的时间分辨光谱的前体。对于4U 1820-30的超暴，我们证明了光球半径膨胀的存在。我们发现，前体是1.4-2倍的能量比其他短爆发从这个来源，表明燃烧的吸积氦是不足以解释完整的前体。冲击加热可以解释能量的缺乏。我们认为，这种前兆是一个强有力的迹象表明，超爆开始作为一个爆炸，冲击诱导的前兆。此外，我们采用我们的技术来研究超膨胀阶段的同一个超级爆发更详细。
2012-07-16 astro-ph.HE
Observational characteristics of radiation-mediated shocks in photospheric gamma-ray burst emission
本研究基于内部碰撞框架和RMS模型，分析了伽马射线暴光球辐射中辐射介导激波的光谱特征，发现典型合成光谱与观测值高度吻合，并揭示了“光学浅激波”产生复杂光谱的参数条件。
2023-10-24 astro-ph.HE
The Regulated GeAs Cycles with the New $^{63}$Ga(p,$γ$)$^{64}$Ge and $^{64}$Ge(p,$γ$)$^{65}$As Reaction Rates and Their Impact on the GS 1826$-$24 Clocked Bursts and SAX J1808.4$-$3658 Photospheric Radius Expansion Bursts
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）；RIKEN（理化学研究所）；Lanzhou University（兰州大学）；Monash University（蒙纳士大学）；University of Bonn（波恩大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）；the University of Tokyo（东京大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）
$^{63}$ Ga（p，$γ$）$^{64}$ Ge和$^{64}$ Ge（p，$γ$）$^{65}$ As热核反应通过将快速质子捕获过程的流动从$^{63}$ Ga转向$^{65}$ As来连接ZnGa和GeAs循环。在这两个反应速率的变化调节ZnGa和GeAs的周期，并可能会影响与所观察到的对应物的I型X射线爆发匹配的建模属性。我们采用最新的$^{63}$ Ga（p，$γ$）$^{64}$ Ge和$^{64}$ Ge（p，$γ$）$^{65}$作为反应速率的现有技术的自洽一维多区热流体动力学代码，KEPLER，研究这些新的反应速率对GS 1826 $-$ 24钟控爆发器和SAX J1808.4 $-$ 3658光球半径扩展模型的影响爆破手Lu等人[Phys. Rev. C 110，065804（2024）]获得的两个新的反应速率都是通过用从全pf壳层空间构型相互作用壳层模型计算推导出的核光谱信息补充实验输入来确定的。通过限制模型再现观察到的爆发峰值、光变曲线轮廓、注量和重现时间，我们发现新测量的质子阈值和相应的质子捕获反应对GS 1826 $-$ 24钟控爆发器的爆发光变曲线轮廓的影响实际上不像Zhou等人所声称的那样显著[Nat.Phys.19，1091（2023）]。无论是否包括新测定的高度影响的$^{22}$ Mg（$α$，p）$^{25}$ Al反应的反应速率，新的$…
2025-10-22 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
The thermonuclear X-ray bursts of 4U 1730-22
我们目前的观测历史瞬态4U 1730-22所观察到的中子星内部成分探测器（NICER）。这颗X射线双星自1972年被发现以来一直处于静止状态，但在2021年和2022年再次爆发。我们用NICER对4U 1730-22进行了广泛的观测，共探测到17次热核X射线爆发。通过光谱分析，我们发现这些X射线爆发可以分为一组明亮的弱爆发。所有明亮的爆发显示$1\sim2$第二次上升时间和光球半径膨胀阶段，而弱爆发显示较慢的$\sim5$第二次上升与凹形状的趋势。根据光球半径膨胀通量，我们估计了源距为$6.9\pm0.2$ kpc。我们认为，我们的观察结果的各种解释，并建议，他们可以解释，如果吸积材料是稳定燃烧的恒星赤道，和不稳定的点火发生在一个较高的纬度范围。
2022-10-17 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
Sub-Photospheric Emission from Relativistic Radiation Mediated Shocks in GRBs
有人建议，在爆发中观察到的即时发射，表现出热成分起源于相对论辐射介导的冲击，形成下面的光球的伽玛射线暴外流。有人认为，这种冲击预计将形成在发光的爆发通过碰撞的壳层，传播与温和的洛伦兹因子$Γ\lesssim 500$。更快的壳层将在光球层上方碰撞，形成无碰撞冲击。我们证明，在事件GRB 090902 B的爆炸能量的相当大的一部分是消散在光球层以下，在一个区域的中等光学深度$τ\lesssim300$，而在GRB 080916 C的能量消散的主要部分以上的光球层。我们表明，在许多伽玛暴预期的条件下，这种相对论辐射介导的冲击对流足够的辐射上游，使光子生产的冲击过渡可以忽略不计，不像在超新星的冲击爆发的情况下。由此产生的光谱，在冲击框架中测量，有一个相对较低的热峰，其次是一个广泛的，非热的组成部分延伸到KN限制。
2011-01-21 astro-ph.HE
