科研進展|雲南天文臺確定GRB 1390925A X射線餘輝熱成分的韌致輻射起源

2021-02-15 中國科學院雲南天文臺

近期，天體物理學雜誌在線發表了中國科學院雲南天文臺劉傑英博士和毛基榮研究員的研究成果。他們對超長伽瑪射線暴源—GRB 130925A餘輝的Ｘ射線熱輻射起源進行了理論解釋，認為該源10 keV以上的熱Ｘ射線輻射起源於富金屬／塵埃星風中的熱韌致輻射過程。

伽瑪射線暴是宇宙中最為劇烈的爆發現象，輻射持續時間從幾毫秒到幾千秒不等。爆發階段的輻射一般被稱為瞬時輻射，而爆發結束後在更低能段(如X射線、光學、射電)持續更久的輻射一般稱為餘輝。

X射線餘輝階段的輻射譜通常呈現非熱的冪律分布，由相對論電子的同步加速輻射產生。近些年，在一些X射線餘輝觀測中也發現了熱成分。雖然光學厚的黑體輻射可以用於擬合這一熱成分，但是，餘輝中光學厚的情況卻難以出現。

 他們採用軔致輻射對GRB 130925A的X射線熱成分進行了理論分析。GRB 130925A是一個超長暴，其第一次爆發周期持續了約900秒，而第二個爆發周期長達2-3千秒。已有研究認為，GRB 130925A這個源的前身星被認為是藍超巨星或是紅超巨星，這意味著它的餘輝輻射發生在很大的火球半徑處。另外，該源的宿主星系消光強，並具有高金屬豐度特徵，這一環境可以提供豐富的電離粒子。

作者分析了該源爆發1.8天後的Swift-XRT和NuSTAR 的X射線輻射數據，認為當激波在掃過距離源中心約1018 cm的星風物質時，物質溫度升高並導致粒子有效電離，經軔致輻射冷卻平衡，產生餘輝階段的X射線輻射。

通過對比觀測輻射譜，他們確定了周圍星風的數密度以及電子溫度。這項結果預示著，通過類似NuSTAR的X射線望遠鏡對超長暴的觀測，人們可以對伽瑪射線暴前身星的物理過程及其周邊環境給出很好的限定。

該研究得到國家自然科學基金以及雲南省海外人才項目支持。

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