厦大天文学系伽玛射线暴研究新进展之三四

厦门大学天文学系刘彤教授与曲阜师范大学物理学系仪双喜课题组合作,开展了伽玛射线暴的X射线平台和耀发的统计研究。这些统计关系暗示平台和耀发的光变结构差异可能仅是不同的辐射机制或暴周环境造成的,而多数在物理起源上应该是一致的,即与中心能源机制的活动相关。

三、伽玛射线暴的X射线平台和耀发的统计研究

厦门大学天文学系刘彤教授与曲阜师范大学物理学系仪双喜课题组合作,开展了伽玛射线暴(含长时标和短时标)的X射线平台和耀发的统计研究。通过对174个包含平台和106个包含耀发的暴,以及51个交叉样本数据分析,发现平台和耀发的总能量与伽玛暴瞬时辐射能量的比值均满足高斯分布,对数指数在-1附近;同时,平台和耀发能量与瞬时辐射能量间存在很好地正相关性,斜率分别约为0.95和0.80(如图3所示),而交叉样本分布和相关性亦如此。这些统计关系暗示平台和耀发的光变结构差异可能仅是不同的辐射机制或暴周环境造成的,而多数在物理起源上应该是一致的,即与中心能源机制的活动(如能量注入)相关。文章还从黑洞超吸积的不稳定性和磁陀星两类模型上进行了平台和耀发的能量需求验证。

该论文以“Statistical analyses on the energies of X-ray plateaus and flares in gamma-ray bursts”为题,已被ApJ接受发表。作者依次为曲阜师范大学仪双喜副教授、在读硕士生杜梅、我系刘彤教授。刘彤教授为唯一通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金资助。

论文链接:

https://arxiv.org/abs/2111.01041

图3. X射线平台(上图)和耀发(下图)能量与伽玛射线暴瞬时辐射能量的相关性及比值分布

四、伽玛射线暴瞬时辐射光变可能起源于中微子主导吸积流内区不稳定性

中微子主导吸积流(NDAF)模型是伽玛射线暴中心引擎候选者之一,其高吸积率导致光子无法逃逸,主要冷却方式是中微子辐射(尤其在内区)。在极高吸积率下,NDAF盘内区中微子亦会被囚禁,难以逃逸,此时需通过磁旋转不稳定性转移能量和角动量。基于此,通过引入新的beta粘滞描述,可以刻画盘内区的引力不稳定性以及引发的断裂团块形成,用于解释伽玛暴瞬时辐射光变行为,并预言相应的引力波辐射。该引力波在100Mpc距离上可被未来的Cosmic Explorer等探测器探测到(如图4所示)。

该文以“GRB variabilities and following gravitational waves induced by gravitational instability in NDAFs”为题,已被MNRAS接受发表。作者依次为伊朗Ferdowsi University of Mashhad的在读博士生Shahamat Narjes、Abbassi Shahram教授和我系刘彤教授。刘彤教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金资助。

论文链接:

https://arxiv.org/abs/2110.06580

https://academic.oup.com/mnras/advance-article-abstract/doi/10.1093/mnras/stab2989/6402913

图4. NDAF不稳定引发的引力波辐射(100Mpc)

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