伽玛射线暴子类X射线闪（XRF）中的X射线耀发（X-ray Flare）统计研究

论文摘要

伽玛射线暴（gamma-ray burst;以下简称伽玛暴）是宇宙中恒星尺度最剧烈的爆发现象,短时间内产生强烈的伽玛射线辐射。伽玛暴在银河系坐标平面上是各向同性分布,但是在径向方向是非均匀分布。伽玛暴的脉冲持续时间从几毫秒到几千秒,长暴的持续时间大于2秒,短暴的持续时间小于2秒。短暴的典型持续时间是0.3秒,长暴的典型持续时间是30秒。伽玛暴的脉冲轮廓具有不对称性,上升时标小于下降时标。伽玛暴的能谱可以由Band函数描述,Band函数有3个参量:低能谱指数（典型值:-1）、高能谱指数（典型值:-2.2）和峰值能量（典型值:250keV）。伽玛暴根据爆发时流量集中的能段被分成三类:X射线闪（X-ray flash;以下简称XRF）、富X射线伽玛暴（X-ray rich GRB;以下简称XRR）和经典伽玛暴（classical GRB;以下简称C-GRB）。在伽玛暴中低能段的峰值流量比高能段的峰值流量延时出现,但是伽玛暴脉冲轮廓在低能段和高能能段保持自相似性。部分伽玛暴的光谱中含有热辐射成分。短暴和长暴相比较红移分布不同,而且短暴的光谱比长暴的光谱硬。长暴和短暴可能是两种不同的伽玛暴。XRF是流量集中出现在X波段的伽玛暴。XRF的低能段流量和高能段流量比值服从 log[SX（25-50keV）/Sγ（50-100keV）]>1.32 公式。在 XRF、XRR 和C-GRB中T90服从相似的分布,但是峰值能量服从不同分布。GRB 011121和XRF 020903都在余辉中出现光学耀发,光学余辉耀发被认为和超新星爆发有联系。XRF和低光度伽玛暴的典型光度值是1047 erg·s-1,但是XRF和次亮长伽玛暴（subluminous-long GRB）有不同的 z-tobs 关系。X射线耀发（X-ray flare）是伽玛暴X射线余辉中的耀发。X射线耀发脉冲轮廓类似伽玛暴脉冲轮廓,持续时间从几百秒到几千秒。在部分伽玛暴中,X射线耀发的流量可以达到伽玛暴瞬时辐射的流量。X射线耀发的光谱比X射线余辉的光谱硬,并且X射线耀发的光谱在X射线耀发的上升阶段变硬,但是在X射线耀发的下降阶段变软。X射线耀发的低能段峰值流量比高能段峰值流量延时出现。早期X射线耀发的光谱比晚期X射线耀发的光谱硬,但是早期X射线耀发和晚期X射线耀发有相似的w-tp线性关系。部分伽玛暴X射线耀发的光谱中含有热辐射成分。光学余辉耀发可能与X射线耀发有联系,因为光学余辉耀发和X射线耀发有相似的的w-tp线性关系。和长暴中的X射线耀发的光度相比较,短暴中的X射线耀发的光度低一个量级。短暴中的X射线耀发既可以出现在年轻宿主星系,也可以出现在年老宿主星系。在短暴与长暴中,X射线耀发有相似的光谱变化以及有相似的w-tp线性关系。我们分别在XRF、XRR和C-GRB样本里统计X射线耀发的特征。XRF、XRR和C-GRB样本来自Swift-BAT的观测,时间从2004年12月17日到2016年12月2日。X射线耀发样本分别来自Chincarini et al.（2010）和Yi et al.（2016）。Chincarini et al.（2010）样本时间范围从 2005 年 4 月到 2008 年 3 月,Yi et al.（2016）样本时间范围从2005年4月到2015年3月。在含有X射线耀发的XRF、XRR和C-GRB中,我们统计了伽玛暴的T90分布以及XRF、XRR和C-GRB在S（25-50keV）/S（50-100keV）-T90中的分布。根据简单幂律函数（power-law）和截断幂律函数（cutoff power-law）拟合伽玛暴的光谱,我们统计了 XRF、XRR和C-GRB的光谱指数αPL和αCPL的分布,并且也给出有X射线耀发的XRF、XRR和C-GRB的光谱指数分布。在XRF、XRR和C-GRB中,统计的X射线耀发特征有:X射线耀发流量与瞬时辐射流量比、X射线耀发的持续时间以及X射线耀发的峰值时间。在XRF、XRR和C-GRB中,我们还统计了 X射线耀发的w-tp线性关系以及X射线耀发在平面△F/F-w/tp上的分布。我们进一步统计了有X射线的光谱参数分布,并且给出了 XRF、XRR和C-GRB中的X射线耀发的光谱参数分布。我们发现在XRF和C-GRB中,X射线耀发流量和伽玛暴瞬时辐射流量比值分布不同以及X射线耀发w-tp线性关系不同。XRF和C-GRB的光谱指数分布存在差异,但是XRF和C-GRB中的X射线耀发的光谱参数分布具有相似性而且X射线耀发的光谱指数的典型值接近XRF的光谱指数典型值。XRF比C-GRB含有更多明亮X射线耀发。我们认为X射线耀发与XRF有联系,即一些含有明亮X射线耀发的伽玛暴更倾向是XRF。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘传玺

导师: 毛基荣

关键词: 伽玛射线暴,射线耀发,辐射机制,非热辐射

来源: 中国科学院大学(中国科学院云南天文台)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 中国科学院大学(中国科学院云南天文台)

分类号: P172.2

DOI: 10.27614/d.cnki.gkytw.2019.000024

总页数: 111

文件大小: 4788K

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