活动星系核的铁k
33页1、GRB的突发伽玛射线暴来自共振逆康普顿散射机制,陈磊(1) 刘当波(2) 黄永锋(3) 尤峻汉(2) 1.中科院上海天文台 2.上海交通大学物理系 3.南京大学天文系,引言,GRB:宇宙空间中强的突发性的伽玛射线点源 GRB的流行模型火球模型,要点: 1. 早期的伽玛射线主暴来自:内激波 2. X-ray和光学余辉则来自:外激波 3. 伽玛射线的辐射机制:同步辐射(有人同时考虑逆康普顿散射)-所需相对论电子(快电子), 来自内激波的碰撞。,标准模型:the Fireball Model,Inter- Stellar Medium,初始火球,e+, e- p,R10 km E1052 ergs M10-5 Msun,然而,同步辐射(和逆康普顿散射)机制面临困难,与观测矛盾。 例如: 1. 关于伽玛射线谱。为何观测的伽玛射线谱总是折断的幂律形谱?Stern Lloyd-Ronning & Petrosian 2000, ApJ 同步机制要求:低能谱(即上升谱部分)很平。 谱指数必须满足条件 (或光子谱指数 )。 而观测谱指数常常明显大于1/3,很陡!,观测中GRB的 rays能谱(Scha
2、efer et al. 1992, ApJ),3. 观测到偏振(Willis et al. 2005 A Sakamoto et al., 2004, ApJ, 602, 875) Fig. 2,5. 能量转换效率很低.(Piran 1999, Phys. Rep) 中间过程多. 复杂链条: 并合形成火球(引力能释放 )火球膨胀形成抛射(内激波)内激波碰撞形成相对论电子同步辐射或逆康普顿散射形成X-射线多普勒移动,形成 rays. 链条中,多少引力能转换成最终的 rays?,我们建议:,既然传统的辐射机制在解释这些观测事实时遇到困难,就应寻求新的伽玛射线辐射机制并尝试新模型来解决这些目前存在的问题。 要点: 用强磁场相对论电子的共振逆康普顿散射(RICS) 代替流行的同步辐射(以及普通逆康普顿散射ICS)解决这些困惑。 我们认为: 这是探讨GRB的 rays起源的很有希望的新路!,2.1. 先说观测对 ray辐射机制的限制 i). 要求该辐射机制非常高效,以和观测匹配; ii).该机制的辐射波段必须主要在 ray波段; iii).它产生的 ray光子能够躲避强吸收(如磁湮灭和 湮灭),
3、 顺利逃出. 即不只产生 ray光子, 还能跑出来(即可以解决致密性难题).,iv). 它产生的 ray辐射应当是偏振的,用以说明观测; v). 可以容易地复制出观测到的折断的非热幂律谱,且不求助于复杂的假定; vi). 最后,它能够解释Amati relation的物理本质,容易由它导出统计关系 以下论证:RICS机制满足以上条件。,2.2 RICS物理概说: 相对论电子在强磁场中力学运动特点:,a). 在实验室系S考察RICS, 快电子在磁力 线方向沿拉紧的螺旋轨道运行而散 射光子方向也是沿着磁力线。,b). 在电子静止系(ERF)S观察RICS,电子在圆轨道上运动。量子化能级 。 S系中,入射光子和电子的碰撞总是 对头碰。,在电子静止参考系ERF中(对散射做理论处理方便)散射截面与频率的关系,细说:先说非共振的逆康普顿散射 如果 ,非共振散射和普通的,没有磁场时的逆康普顿散射其实无区别。因为此时严格的QED理论给出的散射截面 。 反之,如果 ,非共振散射实际已不存在,因为QED给出 。 此时,散射被磁冻结了。大量的低频光子时是无用的垃圾光子。这说明普通逆康普顿散射在强磁场中变得很
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