Swift时代伽玛射线暴及其余辉的多波段研究

伽玛射线暴（简称伽玛暴）是一种来自太空任意方向的伽玛射线（εγ≈0．1-1MeV）脉冲式辐射现象，暴后一般伴随有长时间的低频余辉辐射．为了对早期余辉乃至瞬时辐射进行多波段观测，美国国家航空航天局（NASA）于2004年11月发射了专门用于伽玛暴研究的Swift卫星．该卫星工作以来，以其快速响应与精确定位的能力和多波段观测的手段取得了一系列令人瞩目的成就（本文第1章将对此进行较为详细的综述），开创了伽玛暴研究的Swift新时代．基于Swift时代以来的研究进展，

γ射线爆(GRB)研究进展及其几种模型的讨论

观测结果表明 ,γ射线爆源空间分布是各向同性但不均匀的 ,说明γ射线爆起源于宇宙学距离 .本文介绍 γ射线爆的观测情况和分类 ,并讨论了几种当前比较流行的 γ射线爆理论模型 .

含径向对流吸积盘的径向-环向不稳定性研究

从流体力学方程组出发,用微扰法得出含径向对流吸积盘的径向-环向不稳定性的色散方程,并根据盘的不同结构研究了四种模的不稳定性质.着重研究了径向粘滞力对含径向对流吸积盘的径向-环向不稳定性的影响.结果表明:径向粘滞力对声模有较大的影响,但不改变粘滞模和热模的稳定性质.这一模型有利于解释银河系中黑洞候选体的QPO现象.

含平流双温吸积盘的振荡不稳定性研究

从流体动力学方程出发，用微扰法得出含平流双温吸积盘的径向、环向不稳定性的色散方程．并对平流和径向粘滞力对双温吸积盘的影响进行了较详细的讨论．结果表明：平流和径向粘滞力对声模有较大的影响，且不改变粘滞模和热模的稳定性质．而环向扰动对吸积盘的各种模有着较明显的作用．这一模型有利于解释活动天体的周期和准周期光变现象．

γ射线暴光变曲线的研究

γ射线暴的光变曲线复杂多变,普遍认为是由内激波产生.由相对论运动学效应导出高速运动激波层发射的光子数与观测者接收到的光子数之间的转换关系,再运用内激波辐射的角度扩展得到单个脉冲的曲线方程和形状,其形状为典型的快上升指数下降.进而在合理的参数下用多壳层的连续碰撞模型对γ射线暴的一些观测光变曲线进行拟合,取得较好效果,由此可以解释更多类型的γ射线暴的光变曲线.

小质量裸奇异星的r模不稳定性研究

在修正袋模型参数所允许的范围内构建奇异星模型,研究了小质量裸奇异星的r模不稳定窗口.结果表明随着星体质量的减小,r模不稳定性所约束的奇异星极限旋转频率增大;根据参数选取的不同,质量在约0.1～0.2 M⊙以下的裸奇异星都可以解释观测到的转速最快的716 Hz脉冲星数据.

γ射线暴火球的演化与余辉

GRB主暴后 ,火球继续膨胀 ,根据暴后火球的动力学演化方程 ,考虑电子的分布随时间的变化 ,通过数值求解 ,得到光学R波段和X射线余辉与时间t的关系 .计算结果与观测结果相比较 ,符合得很好 .最后 ,还讨论了火球 +激波模型的不足 .

活动星系核的有磁薄吸积盘结构及其冕区辐射

本文以磁应力取代粘滞传递角动量,考察了冻结磁场对轴对称稳态薄吸积盘内区结构的影响.结果表明:吸积盘为类开普勒盘,其总光度为标准α模型的两倍.在盘内边界附近存在一个狭窄的冷却区,由于环向磁场的作用,高度准直的喷流很可能在此形成.本文还分析了吸积盘冕区形成的可能性,并探讨了冕区产生的宽波段辐射,其结果能较为全面地解释活动星系核的高光度、光变以及"紫外超"等现象.

黑洞吸积的后牛顿声界

本文研究了后牛顿近似下黑洞吸积的跨声速解,在牛顿势的假定下,分析了旋转黑洞吸积的声界性质。在考虑黑洞的奇点效应后,结果与卢炬甫等结论一致。

类星体的厚吸积盘与自引力吸积盘模型

本文对类星体的各种厚吸积盘模型,紫外超现象的吸积盘模型及自引力吸积盘模型作了简扼评述.

快速旋转磁陀星驱动的类超新星现象研究概述

一颗快速旋转的高度磁化中子星(磁陀星)可能诞生于极端的恒星爆发或双致密星并合等过程.这一理论设想在近二十余年的伽马射线暴研究中常被提及且已受到诸多观测尤其是余辉观测的支持.因此,该新生磁陀星与这些爆发或并合产生的抛射物之间的相互作用及其产生的观测特征引起了人们的广泛关注.与此同时,近十余年来,随着宽视场高频次暂现源巡天项目的大量开展,人们陆续发现了为数不少的具有和普通超新星相似特征但又存在明显差异的光学暂现源现象,其典型代表有以高光度为主要特征的超亮超新星和以快速演化为主要特征的快变蓝色暂现源.这些现象为研究新生磁陀星驱动的类超新星爆发和辐射过程提供了现实途径.本文一方面概述了中子星的能量输出、中子星风和抛射物的相互作用及相应的辐射效应,主要包括抛射物热辐射主峰的增亮、主峰前由中子星风驱动的激波突破以及主峰后星风云非热辐射的泄漏等.另一方面,简要介绍了超亮超新星、伽马射线暴及其成协超新星或并合新星、快变蓝色暂现源等现象的主要观测特征,着重讨论了这些观测现象和中子星能源模型之间的相容性,以及模型和观测相结合所给出的参数限制.据此,可以更进一步地了解在相同的物理机制下产生不同观测现象的关键因素以及潜藏在观测差异背后的可能统一性.

弱磁场及甚强磁场下奇异夸克物质Urca过程的中微子能量损失率

研究了磁场对奇异星模型中夸克直接Urca过程的中微子能量损失率的影响,首先改进了弱场条件下的近似计算方法,这一方法可以推广到其他弱作用过程．在甚强磁场下,严格地计算Urca过程的中微子能量损失率,结果显示辐射率强烈地依赖于磁场,与磁场的二次方成正比,更重要的是对温度的依赖关系不同于弱场及没有磁场时的情形．

SN1987A的双星模型和“硬x-ray超”

本文通过分析SN 1987 A爆发前SK 69°202视场的颜色,论证了SN 1987 A的前身星存在一颗伴星.因而,在双星模型的假定下,讨论抛射物被伴星吸积的过程以及形成的准稳态弓形激波的结构,拟合了Ginga卫星的观测谱,合理地解释了4—10 keV低能硬X-ray辐射和早期的光度时变现象.

磁逆Compton散射谱与γ射线暴辐射机制

强磁场中相对论电子的逆Compton散射，即磁逆Compton散射，是天体高能辐射的一种重要辐射机制．本文利用磁逆Compton散射的半经典量子理论的回旋共振散射微分截面公式，采用相对论变换方法，计算了磁中子星表面附近的磁逆Compton散射的能谱，并作出了相应的能谱图，与γ射线暴的观测能谱符合得很好．结果表明，磁逆Compton散射是软重复暴类型的γ射线暴的一种可能的辐射机制．

快速冷却电子的精确同步辐射谱与GRB辐射

普遍认为内激波中电子的同步辐射是γ射线暴快速光变辐射的主要辐射机制,但理论预言与观测结果始终符合不好.确认在内激波中电子因辐射损失而快速冷却,分析指出以往研究中求得的快速冷却电子同步辐射谱只是一个粗略的结果,由数值计算求得单电子快速冷却时的精确同步辐射谱,从而用一个统一模型合理解释观测到的长γ暴低能谱指数α的分布,并拟合α与vF_v谱的峰值能量E_p之间的相关.

利用Miller-Scalo初始质量函数计算银晕的化学演化

银晕是银河系的重要组成部分 ,本文利用 Miller-Scalo形式的初始质量函数并结合 TSY化学演化模型 ,通过拟合晕族恒星随金属丰度的计数的观测值 。

变色龙场论及其唯象研究进展

变色龙场是标量张量理论中的一种标量场,用以解释晚期宇宙的加速膨胀现象.与一般标量场不同的是,它与物质场的耦合使其有效质量如同变色龙一般随着周围环境(物质场能量动量张量的迹)的改变而改变.这一独特的变色龙机制使得变色龙场论在众多研究领域具有广泛应用.本文简要回顾变色龙场论,依次探讨它在早期宇宙、引力波观测、暗能量和暗物质统一方案以及光子-光子散射实验等方面的最新进展.

中子星研究的过往今来

中子星概念的形成既是人们对物质基本结构认识的一个自然推论,同时也是理解恒星演化的一个必然环节。自1967年通过发现射电脉冲星证实了中子星的存在以来,基于半个多世纪的多波段、多信使观测,人们已经发现了数以千记的多种类型中子星,了解了单个中子星的电磁辐射机制、中子星双星系统的相互作用以及双中子星系统的引力波辐射等等,并在多个方面为中子星的内部物质组分及其状态这一核心科学问题做出了观测限制。

中子星退禁闭相变与天文检验

本文综述了中子星内部可能的退禁闭相变以及相结构和相变行为对中子星演化的影响.通过分析两化学势核物质相平衡条件下的解,指出中子星中可能存在混合强子-夸克物质相.讨论非静态中子星的r-模引力波辐射和热辐射,从中子星动力学过程探讨夸克物质存在于中子星内部可能的信号.

千新星简介

中子星-中子星或中子星-黑洞组成的致密双星系统在发生并合时,潮汐离心、碰撞挤压和吸积反馈等作用会导致约千分之几到百分之几倍太阳质量的物质被抛射到星际空间中。这些抛射物在加热机制的作用下可能达到较高的温度并快速膨胀,从而在紫外光学近红外波段发出一种快速变化的热辐射,即为千新星辐射。决定于抛射物的质量和不透明度,千新星的特征光变时标可估计在天到星期的量级。其辐射光度至少可达1041erg s-1的量级,具体决定于热源的性质,包括抛射物中通过快中子俘获过程形成的重元素的放射性衰变和并合产物可能的持续能量释放。千新星现象在2017年8月的GW170817引力波事件中被首次观测证实。