伽玛射线暴X射线耀发的光变和谱演化性质研究

摘要

Swift/XRT发现约50％伽玛暴在暴后存在明亮的X射线耀发。目前一般认为它们是来源于中心引擎晚期再启动产生的内激波。因此,X射线耀发是探索伽玛暴中心引擎长时标活动的很好探针。本论文简要综述伽玛暴观测和理论研究进展,重点阐述我们对 X射线耀发的光变曲线及谱演化方面的统计研究结果,以及基于曲率效应估算X射线耀发洛伦兹因子的结果。
　　我们选取了60个亮X射线耀发进行时间分辨谱分析,发现在XRT能段,X射线耀发存在强烈的谱演化,其中86%呈现硬到软的演化,个别(4%)呈现软到硬的演化,另外10%随耀发流量强度演化。X射线耀发谱演化的强弱与耀发产生的时间及耀发持续的时间无关,而跟耀发的峰值光度有关,耀发越亮其谱演化就越强。我们还发现有多个耀发的X射线余辉中不同耀发的谱演化方式可以不一样,也就是说同一 X射线余辉中的耀发存在多种谱演化方式。
　　通过对354个X射线耀发的光变曲线统计发现其形态是不对称的,上升下降时标比(tr/td=0.4),类似于瞬时辐射脉冲。X射线耀发峰值光度的分布集中在50.20.910± erg/s,各项同性能分布峰值为1051.4±0.64erg,总体上要比暴本身低1-2个数量级。X射线耀发的峰值光度反比于峰值时间,说明晚期耀发比早期耀发更暗。晚期耀发的宽度也比早期的宽。以最后一个耀发峰值时间作为伽玛射线暴中心引擎活动时标,中心引擎活动时标主要分布在100-1000s这个时间段,而且存在长时间的中心引擎活动,其持续时间可长达106s,所以,伽玛暴中心引擎的活动时间可能比以往认为的活动时间更长。
　　以X射线耀发的峰值时间为时间零点,然后通过曲率效应光变来拟合X射线耀发的下降段,以此来确定产生耀发时壳层的洛伦兹因子。通过对12个 X射线耀发的分析发现,产生耀发时壳层的洛伦兹因子约为几到二十几左右,比产生伽玛暴的洛伦兹因子小很多,同时晚期耀发的峰值光度和流量都比早期耀发的小,如果伽玛射线暴及 X射线耀发都是由中心引擎的系列活动产生的话,那么中心引擎活动是逐渐减弱的。

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第一章 伽玛射线暴观测及理论

1.1伽玛射线暴观测上的历史进程与重要突破

1.2 伽玛射线暴理论之火球激波模型

1.3 Swift仪器与X射线余辉

第二章 Swift卫星探测到的伽玛暴X射线耀发光变曲线分析

2.1 引言

2.2样本选择与数据处理

2.3 统计分析

2.4 相关分析

2.5 小结

第三章 X射线耀发谱性质

3.1 样本与处理

3.2 时间分辨谱讨论

3.3参数统计相关

3.4 结论

第四章 X射线耀发壳层洛伦兹因子估算

4.1 引言

4.2 样本选择与数据处理

4.3 用曲率效应拟合

4.4 小结

第五章 工作展望

参考文献

攻读学位期间作者发表论文情况

致谢