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伽玛射线暴是宇宙中的伽玛射线突然增亮的现象,是继大爆炸后最剧烈的爆发。
自其发现以来就一直是天体物理中的一大谜团。现在一般认为长暴源自大质量恒星的星核坍缩,观测上与恒星形成区相关;短暴可能发生于双中子星(NS-NS)或中子星与黑洞(NS-BH)系统合并的过程中,观测上与年老的椭圆星系相关联。伽玛暴喷流的真实能量现在理论家和观测家达成的共识是51 10 ergs~。另外,伽玛暴余辉的标准冲击波模型也已经建立起来了。
本文主要研究伽玛暴的中央能源机制。目前较为成功的能源机制模型两种:一种来自重子喷流能量,一种是磁场耗散能量,分别有中微子主导吸积盘模型和磁化吸积盘模型与之对应。本文在这两种模型的基础上,研究了磁场对中微子主导吸积盘的影响,并对X 射线耀的产生机制提供了一种可能的方案。论文的具体内容安排如下:
首先,我们介绍了伽玛暴及其余辉的一些主要观测特征;介绍了黑洞吸积盘理论发展的主要脉络,以及当前伽玛暴领域中各种理论模型的综述。
其次,我们着重介绍了伽玛暴中央引擎的两种理论模型,即中微子冷却主导的黑洞吸积盘理论和磁化吸积盘理论。在这两种模型的基础上,我们考虑了磁场对中微子主导盘的影响。通过模型计算,用方程解的结果比较了中微子辐射功率与磁场的BZ 过程和BP 过程的喷流功率的大小,发现电磁过程提能比中微子过程更为重要。
接着,我们介绍了余辉中X 射线耀的观测特征和现有的一些中央引擎重新启动以产生内激波的理论模型,同时我们也讨论了一种磁场放大与磁炸弹交替发生的模型,试图解释存在于一个暴后的多次发生的X 射线耀。
最后,我们对伽玛暴领域现阶段的研究状况及存在的一些问题作了总结与讨论,并对未来发展和我们下一步的研究方向作了展望。