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伽马暴是宇宙中释放能量最多的现象之一,其各向同性光度可达1052ergs/s,持续时间10-3~103 s。伽马暴有几个可能的能量来源:1,Kerr黑洞的旋转能,旋转能通过Blandford-Znajeck(BZ)过程被提取;2,超吸积黑洞的吸积流中气体的引力能,气体的引力能转化成热能以正反中微子的形式释放,相应的吸积流称为中微子主导的吸积流(NDAFs);3,低质量中子星吸积物质达到临界质量,发生核物质到奇异夸克的相变,中子星变成奇异星,相变过程释放能量;4,较差转动的中子星或者奇异星,其内部环向磁场放大至临界值,浮出星体表面,发生磁重联过程,磁场能量被释放。
本文中,我将重点介绍伽马暴的中心引擎的两个主流理论模型:BZ机制和中微子主导的吸积盘。第1章中,我会简单介绍一下伽马暴的基本观测事实(时标,能标,分类,原身星,等等),和伽马暴中心引擎的两个主流理论模型(BZ机制和NDAFs)的发展和现状。单极微扰解([1])是目前已知的BZ机制的唯一解析解,鉴于它的重要性,在第2章中,我会用一个更加简洁更加容易理解的方式重新推导此解。第3章中,从3+1分解的观点,我们可以更清楚地认识旋转黑洞磁层的结构和活动,以及BZ机制发生的具体过程;本章中,通过对比BZ机制和Penrose过程,阐明了BZ机制的物理本质就是电磁场的Penrose过程。第4章详细地介绍了中微子主导的吸积盘的二维结构,中微子辐射转移过程和中微子对湮灭。