快速旋转磁陀星驱动的类超新星现象研究概述

一颗快速旋转的高度磁化中子星(磁陀星)可能诞生于极端的恒星爆发或双致密星并合等过程.这一理论设想在近二十余年的伽马射线暴研究中常被提及且已受到诸多观测尤其是余辉观测的支持.因此,该新生磁陀星与这些爆发或并合产生的抛射物之间的相互作用及其产生的观测特征引起了人们的广泛关注.与此同时,近十余年来,随着宽视场高频次暂现源巡天项目的大量开展,人们陆续发现了为数不少的具有和普通超新星相似特征但又存在明显差异的光学暂现源现象,其典型代表有以高光度为主要特征的超亮超新星和以快速演化为主要特征的快变蓝色暂现源.这些现象为研究新生磁陀星驱动的类超新星爆发和辐射过程提供了现实途径.本文一方面概述了中子星的能量输出、中子星风和抛射物的相互作用及相应的辐射效应,主要包括抛射物热辐射主峰的增亮、主峰前由中子星风驱动的激波突破以及主峰后星风云非热辐射的泄漏等.另一方面,简要介绍了超亮超新星、伽马射线暴及其成协超新星或并合新星、快变蓝色暂现源等现象的主要观测特征,着重讨论了这些观测现象和中子星能源模型之间的相容性,以及模型和观测相结合所给出的参数限制.据此,可以更进一步地了解在相同的物理机制下产生不同观测现象的关键...     

"中子星"研究的挑战

脉冲星(PSRs)被发现之后,很快地就被证认为中子星(NSs),关于它们的研究极大地丰富了人们对于自然的认识.由于第一颗射电脉冲星的发现以及对强引力场下广义相对论的检验,脉冲星研究者已经两次获得了诺贝尔物理学奖.最近,"中子星"家族中的一些新种类被发现了,它们是:所谓的软伽马射线重复爆(SGRs),反常X射线脉冲星(AXPs),超新星遗迹(SNRs)中的致密中心天体(CCOs)和暗弱热中子星(DTNs).这对理论家们提出了如下的挑战:是否部分或者全部的所谓"中子星"的本质实际上是"奇异星(SSs)"?是否存在所谓的"磁星"(一种具有超强磁场的中子星)?本文论述了"中子星"的观测特性,为理解它们本质所作的理论努力以及不同模型间的争论(尤其是关于SGRs和AXPs).     

γ暴辐射谱吸收特征的电子回旋共振吸收模型

运用半径典量子理论的电子回旋共振吸收系数,由辐射转移方程计算了通过磁中子星表面附近等离子休后的辐射谱,与γ射线暴的观测谱符合得很好。结果表明,有吸收特征辐射谱的γ射线暴可能是由强磁场的中子星产生的。     

双高斯喷流结构及其形成过程:来自GRB 170817A余辉的限制

短时标伽马射线暴(简称短暴) GRB 170817A是人类发现的第一个与引力波事件成协的伽马暴,为深入研究短暴的发生机制提供了宝贵的机会,其中它的多波段余辉辐射很可能展示了喷流的角向结构.而有关短暴的大样本统计研究表明,如果用高斯函数来唯象描述喷流结构,很可能需要引入两个高斯函数才能够把GRB170817A的辐射和其他普通的短暴统一起来.换言之, GRB 170817A的瞬时辐射很可能来自具有更大张角的额外喷流成分.因此,为了检验这种双高斯喷流结构和GRB 170817A余辉数据的相容性,本文计算了该喷流结构在偏轴观测下的多波段余辉,发现外高斯成分的引入能够很好地解释GRB 170817A余辉数据的早期上扬趋势.在此基础上,我们还计算了喷流在并合抛射物中的传播和突破过程,表明这些过程可以自然导致观测限制所得的双高斯喷流结构,从而展现出了模型的整体自洽性.此外,对喷流传播过程的观测限制也为我们了解并合抛射物的性质提供了新的线索.     

Fermi伽马射线暴的光谱能量关系

基于Fermi卫星对伽马射线暴峰值能量探测灵敏度的提高,本文收集了Fermi卫星近8年的已知红移和E_(peak)的84个数据样本,再次分析Amati和Yonetoku关系。研究结果表明:Amati和Yonetoku关系可以分别用两条很好的直线拟合,对能量和光度关系进行了更新。大多数伽马射线暴的均质能量满足2.02×10~(54)erg量级,均质光度满足2.32×10~(52)erg量级。     

黑洞磁化薄吸积盘的热稳定性

首先回顾了吸积盘理论产生的背景和研究概况.自从1991年Balbus和Hawley揭示了磁转动不稳定性(MRI)在较差转动流体系统中的重要性之后,磁场逐渐成为吸积盘理论研究所不可回避的成分.因此在标准薄盘模型的框架下,引入了环向磁场.假设在热扰动发生的时标内局部环向磁通量守恒,具体分析了当环向磁场参与到吸积盘垂向流体静力学平衡以及粘滞产热等过程之后,对盘的热稳定性所产生的影响.结果显示:当磁压在总压强中所占比例高于24%时,对任意的吸积率吸积盘都将呈现出热稳定性.这一结果有别于传统薄盘在辐射压主导情况下是热不稳定的结论,可以用于解释部分高光度X射线双星系统中缺少相应光变的观测事实,以及有助于理解近年来磁化吸积盘数值模拟中的一些结果.     

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。     

伽玛暴内秉持续时间的分布

利用卡方检验的方法对SWIFT仪器观测的438个暴样本(其中143个暴有红移)的T90分布进行统计检验,找寻是否存在第三个子类暴.研究表明,在观测系的T90分布没有发现有第三个子类暴,但暴源的T90却存在第三个子类暴.     

太阳黑子周形态的由来(Ⅰ)

本文讨论了两个问题: (1)在太阳对流层内的大尺度“其本磁场”的形成问题,以及它所决定的黑子周的特征。 (2)太阳活动区黑子的偶极磁场形成问题。 我们提出了太阳核心是一个具有二十二年周期的磁偶极振荡子的假设,它所产生的太阳磁流波的经向磁场不断地向外渗透到较差自转层内被放大,从而形成了具有很大纬向分量的“基本磁场”,它的特征决定了黑子周的形态。 基本磁场产生了磁浮力,我们得到它是一个磁雷诺数很小的上浮运动,因而它不是冻结的磁力线管的上升,而是磁力对流运动。并且在对流气泡横越基本磁场的过程中,形成了围绕气泡的磁环,当它浮至太阳表面便是活动区的偶极磁场。     

重复快速射电暴FRB 121102白矮星和中子星双星模型的再研究

快速射电暴(FRB)是宇宙中忽然出现的短暂而明亮的射电爆发现象,它的物理起源至今还是一个谜.重复快速射电暴可能源于一个具有强偶极磁场的中子星和磁化的白矮星组成的致密双星系统.当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将会通过拉格朗日点从白矮星转移到中子星.一次爆发之后,白矮星可能被踢开.对于唯一已知的重复暴源FRB 121102,总共探测到41次重复爆发.用已知的红移数据,根据41次重复爆发的数据,我们再次研究了白矮星-中子星的双星模型,肯定了这样一个间歇的洛希瓣外流机制可能可以解释FRB 121102的重复爆发行为,并且相邻爆发的时间间隔和其后的暴的流量之间不存在相关性,这也与我们的洛希瓣外流机制相符.