1。介绍
相信伽马暴(GRBs)也来自大质量恒星的崩溃(
1- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
4]gydF4y2Ba或中子星(NSs)的合并
5- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
7gydF4y2Ba可以启动),在此期间,平行相对的流出。当流出传播至circum-burst介质,相对论的冲击波将开发的动态演化Blandford-McKee所描述的解决方案(好
8]gydF4y2Ba。冲击波会大扫除,加快circum-burst电子并产生余辉频率从x射线到无线电波(
9- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
11]gydF4y2Ba。这是GRB余辉的基本情况。pre -<我t一个lic>
斯威夫特我t一个lic>时代,许多余辉lightcurves显示一个平滑的幂律衰减,这可以解释由电子同步加速器辐射加速向前冲击(FS)。为一个完整的参考分析同步外部冲击的余辉模型,可以看到[
12]gydF4y2Ba。然而,许多意想不到的功能在余辉后来观察到由于<我t一个lic>
斯威夫特我t一个lic>卫星(
13- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
15)gydF4y2Ba和其他光学望远镜(例如,葛龙德望远镜;参见[
16])gydF4y2Ba。
gydF4y2Ba耀斑和浅层衰减阶段的早期(或所谓的x射线高原)是常见的x射线余辉数据(
17]gydF4y2Ba。这表明中央引擎grb仍然活跃的破裂后,给我们一个有用的线索调查中央引擎。另一方面,一些光学余辉显示在晚期rebrightenings观察者框架(<我nline-formula>
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b米米l:mi>
年代米米l:mi>
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- - - - - -米米l:mtext>
10米米l:mn>
5米米l:mn>
年代)。在某些情况下,在x射线都伴随着光学rebrightenings疙瘩(例如,GRB 120326 a (
18,
19]),gydF4y2Ba同时,在其他情况下,没有明确对应的特性在光学波段(例如,GRB 100814 a [
20.])gydF4y2Ba。x射线高原和光学rebrightenings无法解释框架的一个简单的FS的场景。因此研究者提出几个改进模型近年来解释这些意想不到的特性(见[
21,
22]gydF4y2Ba审查)。刺激这些精致的模型,迫在眉睫的是要回答是否x射线高原和光学rebrightenings有一种天然的起源或在不同的伽马射线爆它们特殊的结果不同。
gydF4y2Ba通常,释放的能量在x射线高原几及时排放的百分比(
23),gydF4y2Ba促使研究人员青睐的场景涉及能量注入过程。根据后期注入流出的构成,通常有三种类型的能量注入过程,即纯Poynting-flux注射(
24- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
27),gydF4y2Ba碰撞动能主导壳(
28),gydF4y2Ba并注入电子正电子对风(<我nline-formula>
e米米l:mi>
+米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
风(
29日,
30.])gydF4y2Ba。如果一个进一步考虑光学rebrightenings,呼吁其他场景,包括circum-burst密度跳跃(
31日- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
33),gydF4y2Ba双组分飞机(
34,
35),gydF4y2Ba和不同微观物理学的参数(
36]gydF4y2Ba。所有这些模型已经成功在某种程度上解释一个或几个余辉根据先前的研究。另一方面,大多数研究人员认为,中央引擎的grb黑洞(黑洞)或磁星。因此,它可能是合理的推断出某种特定群体的余辉应该有共同的特征,而这些特征与中央的物理引擎。
gydF4y2Ba根据先前的研究,后期吸积黑洞可能持续活动的备用材料,无法逃离的前身星
37- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
39]gydF4y2Ba。能量注入预计将推迟了退路<我nline-formula>
t米米l:mi>
f米米l:mi>
b米米l:mi>
。如果FS是受到这样一个延迟的能量注入,从noninjection冲击动力学应该快速发展阶段一个injection-dominated阶段(
40]gydF4y2Ba。因此,与陡峭的光学余辉rebrightenings (rebrightening的时间尺度<我nline-formula>
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b米米l:mi>
年代米米l:mi>
)生成。我们因此提出,陡峭的光学rebrightenings造成的候补中央吸积黑洞的过程。相比之下,能量流从磁星的形式可能是连续的<我nline-formula>
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风。的<我nline-formula>
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- - - - - -米米l:mo>
风模型最初提出解释x射线高原(
41]gydF4y2Ba。高原期的结束时间大概是典型的向下的时间表(<我nline-formula>
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年代米米l:mi>
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新生的磁星的)。光学rebrightening广而浅,也正值高峰时间<我nline-formula>
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年代米米l:mi>
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,这促使我们相信<我nline-formula>
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- - - - - -米米l:mo>
风模型应该工作与浅光学余辉rebrightening和一个陪x射线的特性。
gydF4y2Ba我们已经开发出一种semianalytic方法来解决系统的动态包括FS和反向冲击(RS)。它可以应用在不同的情况下,如当一个密度介质或跳<我nline-formula>
e米米l:mi>
+米米l:mo>
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- - - - - -米米l:mo>
风。在本文中,我们简要描述近年来相关研究和展示调查有助于阐明grb的本质。节
2,gydF4y2Ba我们重温circum-burst密度跳场景和比较我们的结果与先前的水动力模拟(
42,
43]gydF4y2Ba。推迟能量注入模型中讨论部分
3gydF4y2Ba。节
4,gydF4y2Ba我们表明,<我nline-formula>
e米米l:mi>
+米米l:mo>
e米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
风范自然会产生光学rebrightenings和中央磁星的一些特点可以派生通过比较理论结果与观察。最后,我们的结论进行了总结
5gydF4y2Ba。
年代ec><年代ec id="sec2">
2。密度跳场景
提示发射的伽马射线爆发后,FS将形成并传播到circum-burst媒介。FS可以描述的动态提出的一组微分方程(
44- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
46]gydF4y2Ba。假设的数量密度轮廓半径的circum-burst媒介是阶跃函数<我nline-formula>
R米米l:mi>
,<我nline-formula>
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),<我nline-formula>
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),<我nline-formula>
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过渡半径和吗<我nline-formula>
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。FS之前到达<我nline-formula>
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的进化的洛仑兹因子FS (<我nline-formula>
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2米米l:mn>
)是由(
47]
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在哪里<我nline-formula>
米米米l:mi>
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是初始流出的质量,<我nline-formula>
米米米l:mi>
2米米l:mn>
是环境介质的质量被FS,然后呢<我nline-formula>
ε米米l:mi>
2米米l:mn>
材料的辐射效率是震惊。下标“2”是用来标记数量在震惊的地区。
gydF4y2Ba当FS遇到密度跳跃<我nline-formula>
R米米l:mi>
0米米l:mn>
,就形成了一种RS和传播回热壳(
48,
49]gydF4y2Ba。这两个冲击(FS和RS)和接触不连续将分离系统分为四个区域:(<我nline-formula>
1米米l:mn>
)unshocked高密度介质,(<我nline-formula>
2米米l:mn>
)forward-shocked高密度介质,(<我nline-formula>
3米米l:mn>
)reverse-shocked热壳,(<我nline-formula>
4米米l:mn>
)unshocked热壳。在这篇文章中,数量在地区”<我nline-formula>
我米米l:mi>
“用下标”<我nline-formula>
我米米l:mi>
,“我们扩展的推导
44gydF4y2Ba包括反向冲击的作用。首先,假设地区的洛仑兹因子2 (<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
2米米l:mn>
)和区域3 (<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
3米米l:mn>
)是相等的;也就是说,<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
Γ米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
Γ米米l:mi>
。其次,我们可以计算每个区域的能量<我nline-formula>
E米米l:mi>
我米米l:mi>
和总能量<我nline-formula>
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t米米l:mi>
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t米米l:mi>
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∑米米l:mo>
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4米米l:mn>
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我米米l:mi>
。地区的大规模增加3<我nline-formula>
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米米米l:mi>
3米米l:mn>
,FS-RS系统的辐射能量<我nline-formula>
d米米l:mi>
E米米l:mi>
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一个米米l:mi>
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。通过将<我nline-formula>
d米米l:mi>
E米米l:mi>
t米米l:mi>
o米米l:mi>
t米米l:mi>
与<我nline-formula>
d米米l:mi>
E米米l:mi>
r米米l:mi>
一个米米l:mi>
d米米l:mi>
和使用一些额外的方程,我们可以获得
(2)米米l:mtext>
d米米l:mi>
Γ米米l:mi>
2米米l:mn>
d米米l:mi>
米米米l:mi>
2米米l:mn>
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2米米l:mn>
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米米米l:mi>
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米米米l:mi>
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,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
42米米l:mn>
(<我nline-formula>
β米米l:mi>
42米米l:mn>
)是相对洛仑兹因子(速度)地区4衡量框架的其余部分地区2,<我nline-formula>
β米米l:mi>
4米米l:mn>
的速度区域4,<我nline-formula>
f米米l:mi>
1米米l:mn>
,<我nline-formula>
f米米l:mi>
2米米l:mn>
,<我nline-formula>
f米米l:mi>
3米米l:mn>
,<我nline-formula>
ψ米米l:mi>
4米米l:mn>
是其他变量的函数(见附件<我nline-formula>
一个米米l:mi>
(
47])gydF4y2Ba。<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
2米米l:mn>
(米米l:mo>
R米米l:mi>
>米米l:mo>
R米米l:mi>
0米米l:mn>
)米米l:mo>
可能最后派生其他方程涉及<我nline-formula>
米米米l:mi>
2米米l:mn>
,<我nline-formula>
米米米l:mi>
3米米l:mn>
,<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
4米米l:mn>
,<我nline-formula>
R米米l:mi>
。
gydF4y2Ba在这里,我们简要描述如何解决后的通量密度计算(
1)gydF4y2Ba和(
2)gydF4y2Ba。通常,能量分布函数,<我nline-formula>
d米米l:mi>
N米米l:mi>
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′米米l:mi>
/米米l:mo>
d米米l:mi>
γ米米l:mi>
e米米l:mi>
′米米l:mi>
震惊的电子被认为是两段幂律形式(
50),gydF4y2Ba的指标<我nline-formula>
- - - - - -米米l:mo>
p米米l:mi>
和<我nline-formula>
- - - - - -米米l:mo>
p米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
。以下,我们使用'(′)变量来表示数量的冲击comoving框架和人物没有'来表示数量的观察者。同步加速器和逆康普顿(IC)辐射然后被认为是计算从电子发射。基本配方可以在找到
45,
51- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
53]gydF4y2Ba。最后,观察到的通量密度是通过集成来自电子的发射表面上平等到达时间(
54,
55]gydF4y2Ba。
gydF4y2Ba根据以前的研究(
31日- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - - -
33),gydF4y2Ba光学rebrightening归因于辐射地区3所示。然而,从我们的精制的计算结果是不同的。在我们的工作中,我们发现发射区域3的大小主要是由两个因素决定的。一个是热洛伦兹地区3中重子的因素;也就是说,<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
43米米l:mn>
(<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
43米米l:mn>
=米米l:mo>
Γ米米l:mi>
42米米l:mn>
)。另一个因素是电子数密度的区域3,<我nline-formula>
n米米l:mi>
3米米l:mn>
′米米l:mi>
。我们流出参数的初始值设置为各向同性的动能<我nline-formula>
E米米l:mi>
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,米米l:mo>
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年代米米l:mi>
o米米l:mi>
=米米l:mo>
10米米l:mn>
53米米l:mn>
erg,最初的洛仑兹因子<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
2、0米米l:mn>
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300年米米l:mn>
,<我nline-formula>
n米米l:mi>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
厘米<年代up>−3年代up>,<我nline-formula>
R米米l:mi>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
3所示。4米米l:mn>
×米米l:mo>
10米米l:mn>
17米米l:mn>
厘米,和红移<我nline-formula>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
。在图
1,gydF4y2Ba我们计算出两种情况下不同密度比率(<我nline-formula>
n米米l:mi>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
n米米l:mi>
0米米l:mn>
),分别为10和100倍。结果从我们semianalytic显示方法<我nline-formula>
Γ米米l:mi>
43米米l:mn>
给出的解析解是高估了(参见图
1)gydF4y2Ba。此外,我们使用3计算volume-averaged comoving体积的区域<我nline-formula>
n米米l:mi>
3米米l:mn>
′米米l:mi>
,远远低于预测的冲击跳转条件(见图<我nline-formula>
2米米l:mn>
(
47])gydF4y2Ba。因此,辐射地区3实际上是低于先前的分析研究。图
2gydF4y2Ba显示相应的lightcurves两种情况。没有明显的肿块出现后密度跳在这些情况下。这是符合几个水动力模拟的结果(
42,
43]gydF4y2Ba。在我们的计算中,采用典型值为参数的等离子体在所有地区
56]gydF4y2Ba;也就是说,为电子能量均分参数<我nline-formula>
ϵ米米l:mi>
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0.1米米l:mn>
参数的磁场能量均分<我nline-formula>
ϵ米米l:mi>
B米米l:mi>
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0.01米米l:mn>
电子分布指数<我nline-formula>
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2.3米米l:mn>
,半开的角<我nline-formula>
θ米米l:mi>
j米米l:mi>
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0.1米米l:mn>
。