脉冲星风云G21.5-0.9的多波段非热辐射

运用含时演化理论模型研究脉冲星风云G21.5-0.9的多波段非热辐射.在这个模型中,考虑2种不同成分的注入电子,低能成分电子和高能成分电子.其中低能成分电子形式为具有幂律谱,而高能成分电子形式为Maxwellian加上一个高能幂律谱.通过理论计算,发现该模型能很好地解释脉冲星风云G21.5-0.9的多波段观测数据,射电到X射线段的辐射主要通过电子同步辐射产生,而伽玛射线主要通过逆康普顿散射产生.     

TeV耀变体的高能伽玛射线辐射研究

基于双幂率电子谱,考虑了源内极端相对论性电子的逆康普顿散射过程和源外极端相对论性质子与背景光子相互作用(pγ相互作用)对高能伽玛射线辐射能谱的贡献。结合Fermi-LAT最新的观测结果,假定一个合理的电子谱和质子谱,将模型应用于TeV耀变体PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱。研究结果表明,上述过程能产生PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱,且pγ相互作用产生的次级辐射对高能伽玛射线能谱有明显的贡献。     

HBL天体中X射线和γ射线辐射研究

利用幂律函数关系F_(γ-ray)∝F_(X-ray)~(c/s)研究了HBL天体Mrk 421的X射线和γ射线辐射流量间的相关系数.研究结果表明:(1)对HBL天体而言,X射线和γ射线的辐射机制可以用均匀自康普顿(SSC)模型来解释,即X射线源于同步辐射,同步辐射过程中产生的软光子和高能电子之间发生逆康普顿散射,产生了γ射线;(2)X射线能段范围会影响到幂律关系式中指数c/s的大小.     

宇宙γ射线爆的恒星“耀斑”模型

对宇宙γ射线爆提出了如下的模型:宇宙γ射线爆发类似于太阳耀斑过程,但猛烈程度大得多;爆发时贮存在“耀斑”内的磁能转化为电子的动能;大量的高能电子在一个很短的时间内从“耀斑”飞出;这些高能电子在通过恒星周围的光子气体时,与光子气体相互碰撞,产生逆康普顿光子,形成γ射线爆。根据这一模型推导了γ射线爆的时间轮廓、能谱等的表达式,并对1972年4月27日事件作了应用。计算结果表明:在磁白矮星和O、B型热星上都可能出现γ射线爆。     

基于Geant4模拟的康普顿散射研究

在暗物质直接探测实验当中,高能gamma射线是重要的本底来源之一.高能光子由于康普顿散射的原因会在高纯锗探测器中会产生低能本底. CDMSlite实验中发现低能区域的康普顿能谱存在康普顿台阶,脉冲近似(Impulse Approximation, IA)理论解释了台阶出现的原因是原子中电子处于束缚状态,它使用散射函数来描述电子的束缚效应.为了探究这些台阶与散射函数以及入射能量之间的关系,我们使用Geant4程序对康普顿散射中的康普顿台阶进行了研究.研究发现随着初始光子能量增高,K壳层与L壳层的康普顿台阶会变得越来越平缓,直至斜率趋近于零.     

低能康普顿散射模拟模型在高纯锗探测器中的研究

国际上CDEX、CDMSlite等实验组,在开展直接暗物质探测实验中,发现高能光子本底的来源之一.高能光子在高纯锗探测器中会产生低能本底,这些本底来自于康普顿散射的影响.分析发现低能本底的结构有台阶出现,这与经典理论预测的结果相悖.这是由于原子中电子处于束缚状态,并具有一定的动量,因此康普顿散射在低能部分受到影响.现在已经有低能康普顿散射理论Impulse Approximation(IA)考虑到电子的这些效应,并且应用到模拟实验软件Geant4中. IA理论框架下的模拟模型有三个:Liermore模型、Penelope模型和Monash模型.我们发现三个模型在keV能级以下能谱有康普顿台阶出现,与经典康普顿能谱相比有明显减少.经过计算,在k壳层的台阶高度比例分别为95.92%、92.87%和96.68%,这与只考虑束缚效应而计算出的93.73%不同.三个模型keV能级以下时有大约10%的差异.     

PKS 0447-439的γ-射线辐射起源

利用单区的轻强子模型,在模型中假设质子和电子稳定的注入辐射区,并用一组自洽的包含了质子同步辐射、光子-光子相互作用、正/负电子对的同步辐射、逆康普顿散射以及同步自吸收的非线性方程描述质子、电子和光子随时间的演化,重建了PKS 0447-439的多波段能谱.计算结果表明,PKS 0447-439的能谱分布可由该模型很好的重建.在本文的模型参数下,γ-射线的辐射几乎全部来自质子的同步辐射,而逆康普顿过程产生的光子几乎可以忽略.     

蟹状星云中γ射线的辐射机制

根据蟹状星云中γ射线的观测数据拟合谱,对γ射线的辐射机制进行了分析,通过同步加速吸收的加速机制使电子得到产生γ射线的能量,定性确定了辐射γ射线的电子能量的上限,由观测谱推断高能γ射线是逆康普顿散射机制产生的,并由此确定了不同能量段的γ射线发自星云不同的区域。     

强磁场中的逆康普顿散射

本文根据非相对论情形(B/B_(cr)《1,hv/m_eC~2《1)强磁场中的康普顿散射微分截面,讨论了强磁场中低频光子与相对论电子的逆康普顿散射,并给出了呈幂律分布的低频光子与呈幂律分布的相对论电子相互作用产生的逆康顿散射谱,这可以用来解释γ射线爆高达几百KeV的低频倒转谱。     

耀变体高能辐射的红移限制

耀变体甚高能（E100GeV）辐射能谱由于TeV伽玛光子与河外星系背景光光子之间的相互作用而比Fermi-LAT所观测到的伽玛射线能谱更软。基于同步自康普顿模型和河外星系背景光模型,利用高能辐射探测器在GeV和TeV能段对耀变体源3C66A的观测结果,对其红移进行限制。     

射电脉冲星的逆康普顿散射模型

综述脉冲星的逆康普顿散射模型，包括考虑逆康普顿散射过程的内间隙结构，脉冲星射电辐射的逆康普顿散射模型手基本思想，以及利用逆康普顿散射模型对各种观测资料的解释，例如射电射束，偏振位置角的突跳，圆偏振的反向等。     

耀变体1ES 0229+200的GeV强伽玛射线辐射

利用次级伽玛射线辐射模型解释耀变体1ES 0229+200的GeV强伽玛射线辐射.在该模型中,源内初级光子和源外次级光子都对观测到的高能伽玛射线辐射有贡献.假定一个合适的电子能谱和星际磁场(IGMF),获得了耀变体1ES 0229+200的能谱.研究结果表明:GeV强伽玛射线辐射来源于正负电子对(e±)散射宇宙微波背景(CMB)光子产生的次级伽玛射线.     

脉冲星磁球层中的非热光子谱

应用全电磁级联模型计算五颗正常脉冲星和两颗毫秒脉冲星的非热光子谱。该模型下五颗正常脉冲星和一颗毫秒脉冲星的模拟结果与Vela和Geminga做了比较,描述结果相对吻合,其它的三颗伽玛射线脉冲星则部分吻合。相比较正常脉冲星,应用离散相关函数方法来计算毫秒脉冲星的流量,得出这颗颗脉冲星在70Ge V附近有一个高能截断。在X射线能段,起主要作用的是电子对产生的同步辐射,而电子对逆康普顿散射的贡献则可忽略,模拟非热光子谱和Harding的结果粗略一致。     

射电子源中的光学辐射

对有光学辐射的射电子源,探讨了几种可能的光学辐射机制。对于3C265和3C390.3,理论计算结果与观测值的比较表明,3°K的逆康普顿散射和同步加速辐射的自康普顿散射都不足以产生可观测的光学辐射,而同步加速辐射向光学区的延伸和观测值比较接近。在此基础上,对于几个可能观测到光学辐射的射电子源,预言了其视星等以及光学辐射区的角大小。     

等离子体中单电子对光子的逆康普顿散射

逆康普顿散射是天体物理中一种重要的非热辐射机制。本文给出了等离子体中极端相对论电子对光子的散射概率和单色散射谱,该谱与真空中极端相对论电子对光子的逆康普顿散射谱完全一致。     

磁逆Compton散射谱与γ射线暴辐射机制

强弱场中相对论电子的逆Ｃｏｍｐｔｏｎ散射,即磁逆Ｃｏｍｐｔｏｎ散射,昊体高能辐射的一种重要辐射机制,本文利用磁逆Ｃｏｍｐｔｏｎ散射的半径典量子理论的回旋共振散射微分截面公式,采用相对论变换方法,计算了磁中子星表面附近的磁逆Ｃｏｍｐｔｏｎ散射的能谱,并作了相应的能谱图,与γ射线暴的观测能谱符合得很好。     

正交电磁场中的康普顿与汤姆逊散射

本文讨论了正交电磁场中康普顿和汤姆逊散射。结果表明强电扬的介入会显著地改变这种散射的性质,具体的数值计算表明对于光学厚源,存在一康普顿散射的透明“窗口”,使逃逸出来的光子呈右旋偏振,这可作为未来观测对用康普顿散射解释γ射线爆能谱的一个重要判据。     

X射线质量厚度测量研究

拟合了能量在200 keV以下的中低能光子质量减弱系数的实验数据,发现基于光电效应,瑞利散射和康普顿散射的半经验公式能够精确地模拟光子质量减弱系数的实验数据.计算了X射线管发出的连续能谱X射线经过吸收片过滤后的能谱分布,发现能谱呈峰形.将它用作物质的透射模拟实验,发现在一定厚度范围内,它与某单能光子的强度减弱规律相同而等效.利用拟合求得的减弱系数半经验公式,求出并讨论了这一等效能量的数值和规律.讨论了X射线束的光电流和光子计数两种探测方式,计算发现经过低能过滤后的X射线,两者都能够反映强度减弱规律.进行了吸收实验,证明低能过滤X射线束的能量探测的确可以用来进行物质的质量厚度测量.     

含时的Blazars天体辐射研究

本文在研究Blazar天体辐射中同步辐射和逆康普顿散射起主导作用的两种辐射机制基础上,建立了有高能TeV辐射的Blazar天体的辐射模型.模型中包括辐射源中电子随能量分布及可输出辐射频率和对应的能流量.前者在给出光子谱指数、电子洛伦兹因子最值等参数后,可以得到电子随能量分布的数据;后者在前者的基础上,运用稳定的同步自康普顿模型中的相关公式——包括同步辐射和逆康普顿散射中发射因子和吸收因子的表达式,以及能流量的表达式来输出数据.如果我们推广这个模型到其他的Blazar天体,就可以确定这一类活动星系核的物理参数范围,对活动星系核的研究将起到很大的作用.     

Cyg X-1 X射线短暴特性与康普顿化模型的比较

为了解释致密天体高能辐射的时延现象和能谱等特征,多种致密天体X射线辐射源的理论模型先后被提出。但是,目前尚没有一种模型能够完全解释X射线的高能辐射现象,即现有的理论模型还不够完善。通过对X射线辐射源时延现象和短暴半高宽随能量变化这两个特性的讨论,并尝试将Cyg X-1的观测结果与康普顿化模型进行比较,对原模型给出更多的限制从而建立更为合理的新模型。