伽瑪射線暴射電餘輝的研究

《伽瑪射線暴射電餘輝的研究》是依託南京大學，由黃永鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：伽瑪射線暴射電餘輝的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃永鋒
• 依託單位：南京大學

項目摘要

伽瑪射線暴是當前天體物理中最活躍的方向之一，涉及到黑洞和緻密天體的形成、超新星爆發、吸積、噴流、激波、輻射機制、星際介質、恆星形成區、宇宙線、宇宙學等眾多引人入勝的領域。當前，Swift、Fermi等衛星給人們帶來了豐富的觀測資料，並揭示了一些全新的現象，如X射線餘輝中的複雜光變、GeV光子的延遲到達等，為研究工作提供了絕佳的機遇。射電波段是研究伽瑪射線暴的重要視窗，能提供關於內稟爆發能量、暴周環境等的重要信息。本項目中，我們將收集大量樣本的射電餘輝觀測資料，分析射電餘輝的巨觀特徵並進行分類研究；將分析射電餘輝同主暴輻射及其它波段餘輝之間的關係。我們還將從理論上對伽瑪暴的多波段餘輝進行計算，對觀測數據進行擬合，從而深入探究伽瑪射線暴的一些關鍵問題，如能源機制、噴流結構、暴周環境、暴後中心引擎的持續活動性、各種輻射機制的作用等等。預計我們的研究將對揭示伽瑪射線暴本質之謎起到重要的推動作用。

結題摘要

伽瑪射線暴是天體物理中最活躍的領域之一，涉及到黑洞和緻密天體的形成、超新星爆發、吸積、噴流、激波、宇宙線、宇宙學等眾多領域。射電波段是研究伽瑪暴的重要視窗，能提供關於內稟爆發能量、暴周環境等的重要信息。本項目圍繞伽瑪暴的射電餘輝開展工作，研究了伽瑪暴中的耀發、餘輝增亮等特殊現象，研究了射電餘輝的觀測特徵，提出了伽瑪暴的中心引擎模型。本項目也對與伽瑪暴中心引擎密切相關的中子星的內部結構、自轉演化、輻射機制及其與快速射電暴的關係等進行了研究。項目取得的重要研究結果包括：指出伽瑪暴中X射線耀發下降段的快速衰減現象可由電子的各向異性同步輻射造成；採用回落吸積機制解釋了一些餘輝增亮現象；研究了正負電子星風能量注入對伽瑪暴餘輝的影響，提供了磁星作為伽瑪暴中心引擎的有力證據，為測量磁星的磁場、自轉速度等參數提供了可行的途徑；發現伽瑪暴寄主星系射電亮度與其射電餘輝峰值亮度之間有一定關聯性；研究了FAST對射電餘輝的觀測能力，發現它能在紅移z=1處觀測到絕大多數伽瑪暴的射電餘輝。對於少數高光度暴，FAST的觀測距離甚至能擴展到z=15處；對伽瑪暴中的噴流動力學開展了數值模擬研究，給出了噴流衝破恆星外圍包層的條件；指出中子星相變為奇異夸克星過程中的能量釋放足以產生短伽瑪暴；針對AR Scorpii系統，提出了白矮星脈衝星的輻射模型；研究了奇異夸克行星與奇異星併合時的潮汐作用過程和引力輻射特徵，發現奇異行星的潮汐瓦解半徑非常小，從而在最終併合階段可產生很強的引力波暴事件，這為判斷奇異夸克星的存在提供了重要的觀測手段。在此基礎上，進一步提出了通過觀測密近行星系統來證認奇異夸克星的全新方法；給出了快速射電暴的視亮度分布函式；採用中子星-小行星碰撞等模型解釋了快速射電暴現象。本項目共發表SCI論文32篇，其中包括ApJS論文2篇，研究成果在學術界有重要顯示度。