swift時(shí)代伽瑪射線暴及其余輝的多波段研究

1、附件附件2論文中英文摘要論文中英文摘要作者姓名：作者姓名：俞云偉論文題目論文題目：Swift時(shí)代伽瑪射線暴及其余輝的多波段研究作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：俞云偉，男，1981年3月生。2000年9月至2004年6月在華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院理科基地班學(xué)習(xí)并獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。2004年9月起，師從華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院鄭小平教授，從事中子星相關(guān)方向的研究工作，分別于2006年6月和2009年6月獲華中師范大學(xué)理學(xué)碩士和博士學(xué)位。作者所完

2、成的三篇學(xué)位論文均被評(píng)為湖北省優(yōu)秀學(xué)位論文。攻讀博士學(xué)位期間（2006年9月至2008年12月），受教育部訪學(xué)博士生項(xiàng)目資助，赴南京大學(xué)天文系交流學(xué)習(xí)，師從戴子高教授，開(kāi)展伽瑪射線暴相關(guān)研究工作。2009年7月起任職于華中師范大學(xué)。自2004年以來(lái)，作者在高能天體物理方向，尤其是伽瑪射線暴和中子星相關(guān)領(lǐng)域，以第一、二作者發(fā)表SCI研究論文16篇（主要發(fā)表在ApJMNRASA&APRL等期刊）。其中兩篇論文分別被評(píng)為湖北省第十二、十三屆自

3、然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文。對(duì)伽瑪暴多波段余輝（包括中微子余輝）輻射和瞬時(shí)輻射機(jī)制，以及伽瑪暴中心磁星性質(zhì)及其作用等問(wèn)題做出過(guò)詳細(xì)研究，近來(lái)也開(kāi)始關(guān)注銀河系中心、早期宇宙以及暗物質(zhì)等相關(guān)問(wèn)題。因作者的研究工作，2008年作者曾入選國(guó)家優(yōu)秀博士生代表團(tuán)（全國(guó)25人），受邀參加了（德國(guó)林島）第58屆世界諾貝爾獎(jiǎng)獲得者大會(huì)。2009年10月至2011年1月，作者在香港大學(xué)物理系從事博士后研究，合作導(dǎo)師為鄭廣生教授，繼續(xù)伽瑪暴的研究工作。我們合作完成的

4、關(guān)于某些高紅移伽瑪暴可能起源于宇宙弦的工作發(fā)表于PRL上（10.1103PhysRevLett.104.241102）。英國(guó)《新科學(xué)家》雜志和美國(guó)《國(guó)家地理》雜志（網(wǎng)絡(luò)版）相繼對(duì)該項(xiàng)工作給予了關(guān)注和新聞報(bào)道，2010年終還被《國(guó)家地理》評(píng)十大“BestCosmicMindblowersof2010FromNational除了電磁輻射窗口，我們還將在第五章中探討可能的早期中微子余輝，具體針對(duì)類似于GRB060218這樣一類低光度伽瑪暴（人

5、們普遍關(guān)心在這些暴中是否存在相對(duì)論性的沖擊波）。觀測(cè)表明，GRB060218的早期X射線輻射由超新星激波的熱輻射主導(dǎo)，它將對(duì)可能存在的相對(duì)論性沖擊波的輻射性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。我們?cè)敿?xì)計(jì)算了在熱X射線光子及其逆Compton化成分的作用下，沖擊波中高能質(zhì)子通過(guò)光致介子反應(yīng)和pi介子衰變輻射高能中微子的能力。鑒于普遍認(rèn)為的低光度伽瑪暴非常高的發(fā)生率，這些可能被探測(cè)到的余輝中微子將能夠?yàn)橄拗频凸舛荣が敱┧矔r(shí)輻射機(jī)制提供線索。第六章的研究將從余輝

6、輻射轉(zhuǎn)移到瞬時(shí)輻射，具體針對(duì)GRB080319B的光學(xué)和伽瑪射線多波段瞬時(shí)輻射。GRB080319B最突出的特點(diǎn)是具有一個(gè)裸眼可見(jiàn)的光學(xué)對(duì)應(yīng)體，其流量比伽瑪射線能譜外推到光學(xué)波段所得到的流量高出四個(gè)多量級(jí)。為了解釋這一特殊情況，我們提出了內(nèi)激波雙成分同步輻射模型，認(rèn)為內(nèi)激波中成對(duì)出現(xiàn)的正反激波可能具有十分不同的Lentz因子，正是其中相對(duì)論性的反向激波產(chǎn)生了伽瑪射線輻射，而光學(xué)輻射則來(lái)自于非相對(duì)論性的正向激波。擬合結(jié)果顯示，只要伽瑪暴外

7、流體的Lentz因子漲落足夠大，該模型便能夠解釋GRB080319B瞬時(shí)輻射的基本特征，同時(shí)所給出的逆Compton輻射GeV流量小于或約等于同步MeV流量（而相對(duì)應(yīng)的同步加同步自Compton模型則存在GeV流量過(guò)高的問(wèn)題）。如前所述，第七章將專門研究中子星的演化。眾所周知，通過(guò)引力波輻射制動(dòng)和粘滯耗散加熱，中子星的r模不穩(wěn)定性將對(duì)星體的旋轉(zhuǎn)演化和熱演化產(chǎn)生影響。該章的研究表明這種影響對(duì)（r模所引起的）星體較差旋轉(zhuǎn)的程度有一定的依賴。

8、較差旋轉(zhuǎn)將使孤立中子星在某一階段出現(xiàn)輕微的自加速，同時(shí)也使粘滯耗散加熱顯著增強(qiáng)；對(duì)于低質(zhì)量X射線雙星中的中子星，r模處于飽和狀態(tài)的時(shí)間在整個(gè)吸積循環(huán)演化周期中所占的比例也將因?yàn)檩^差旋轉(zhuǎn)而被明顯提高。更為有趣的是，較差旋轉(zhuǎn)還將引起中子星在~6090Hz頻段強(qiáng)烈的近似單色的引力波輻射。（注：作者在獲得博士學(xué)位之后，以該部分工作為出發(fā)點(diǎn)，繼續(xù)研究了新生毫秒磁星的旋轉(zhuǎn)演化以及由此決定的磁星能量輸出。結(jié)合對(duì)若干觀測(cè)樣本的分析統(tǒng)計(jì)，提出某些伽瑪暴的

9、X射線余輝可能起源于磁星星風(fēng)輻射，而不是外激波。基于此，作者還提出可能可利用某些特殊的余輝光變平臺(tái)探尋奇異夸克星的設(shè)想。）最后，第八章中將是作者在完成了以上研究工作之后對(duì)伽瑪暴及其余輝研究現(xiàn)狀的一點(diǎn)思考和展望。另外，為了方便讀者理解和查閱，在附錄A中摘錄和推導(dǎo)了一些與伽瑪暴研究相關(guān)的物理基礎(chǔ)知識(shí)，在附錄B和C中則較為系統(tǒng)地介紹了伽瑪暴及其余輝的標(biāo)準(zhǔn)模型和一些后標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)。關(guān)鍵詞：伽瑪射線暴，脈沖星，星風(fēng)，同步輻射，逆Compton散射，相