收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

伽玛射线暴多信使手段的研究

贺昊宁  
【摘要】:伽玛射线暴(简称伽玛暴)是发生在宇宙学距离的强烈的伽玛射线爆发事件,探测到的光子能量高达GeV。2008年6月发射升空的Ferm空间望远镜上的大面积望远镜(Fermi/LAT)探测到的具有GeV辐射的伽玛射线暴表现出三个新的特征,分别为额外的幂律能谱成分,高能辐射的延迟到达,长期的高能辐射。高能伽玛射线观测为伽玛暴研究开启了一个新的电磁观测窗口。伽玛射线暴也被认为是加速甚高能宇宙射线的主要候选者之一,这一假设预言了伽玛射线暴也能产生高能中微子辐射。Pierre Auger天文台的甚高能宇宙射线观测以及IceCube对伽玛暴中微子的探测能够限制伽玛暴的性质,如激波加速粒子机制及喷流成分组成等。因此,甚高能宇宙射线和高能中微子的探测为伽玛暴研究提供了更多的研究手段。本文中,我们主要研究了伽玛暴的高能光子辐射起源,高能中微子辐射及甚高能宇宙射线与伽玛暴的联系等方面。 第一章综合介绍了伽玛暴高能光子辐射,伽玛暴高能中微子辐射及伽玛暴作为极高能宇宙射线源的可能性。我们首先介绍了Fermi时代之前的伽玛暴研究及标准的火球模型。其次,我们介绍了Fermi/LAT的伽玛暴观测及高能伽玛射线辐射机制。然后,我们介绍了伽玛暴的高能中微子辐射。最后,我们描述了甚高能宇宙射线的观测特征,及对伽玛暴作为甚高能宇宙射线源需满足的要求。 在第二章中,我们以短暴GRB090510为例,采用多波段观测数据(包括X射线和光学余辉数据),研究了伽玛暴长期高能光子辐射的起源。在其他低能波段观测的限制下,绝热正向激波同步辐射符合晚期(t2s)的高能观测,但是在t2s时其流量比观测到的高能辐射流量低。通过检验其他可能的机制,如反向激波同步辐射,反向激波自康普顿散射成分,或者交叉逆康普顿散射成分(正向/反向激波同步光子被反向/正向激波加速的电子散射),瞬时高能辐射的高纬度(曲率)成分等对早期高能光子辐射的贡献,我们认为早期的高能光子辐射应起源于瞬时辐射,而晚期的高能光子辐射来自于余辉正向激波的同步辐射。我们的结果否定了Kumar等人提出的早期高能辐射也来自正向激波辐射的观点。 第三章中,我们研究了Klein-Nishina效应对伽玛暴高能余辉辐射的影响。我们发现,在较宽的参数空间中,早期高能电子的Klein-Nishina压制效应通常很强,使得它们的逆康普顿能损很小。这导致了相对较亮的高能同步余辉辐射,而能够被Fermi LAT探测到。因Klein-Nishina压制效应随时间增加而减弱,逆康普顿散射能损增大并在某些参数空间中超过同步能损。这使高能同步辐射比标准同步模型衰减得更快,从而可能解释在某些伽玛暴中观测到的早期高能伽玛射线流量的快速衰减(如GRB090902B)。 第四章中,我们研究了X射线耀发活动期间的高能辐射的起源。Fermi/LAT首次在GRB100728A的X射线耀发活动期间探测到了具有硬谱的GeV辐射。我们发现GeV辐射的硬谱可以用外部逆康普顿散射(外部正向激波中的相对论性电子散射X射线耀发光子)起源解释。考虑到外部逆康普顿散射的各向异性散射效应,我们发现这一模型能够再现GRB100728A的GeV辐射的光变和能谱特征。 第五章中,我们计算了低光度伽玛射线暴的高能光子辐射。我们的计算针对低光度伽玛暴的两种模型,一种是常规相对论性外流模型,初始洛仑兹因子大于10,另一种是半相对论性外流模型,初始洛仑兹因子约为1-2,计算中考虑了同步自康普顿散射和超新星(或巨超新星)壳层发出的光子的外部逆康普顿散射。我们发现高能观测可以帮助区分这两种模型。 IceCube团组最近指出,IceCube的40条弦和59条弦的观测灵敏度已超过理论预言的伽玛暴中微子流量密度,因而他们声称IceCube的零探测结果对伽玛暴产生甚高能宇宙线的观点提出了挑战。在第六章中,我们修正了IceCube团组对伽玛暴中微子流量计算的错误,重新计算了IceCube的40条弦和59条弦运行期间对应的215个伽玛暴的中微子辐射,并发现在典型参数下,总的中微子辐射流量仅为IceCube探测极限的1/3。我们也采用了伽玛暴洛仑兹因子与暴能量之间的固有关系,计算了对应的伽玛暴中微子流量,并根据IceCube的零探测结果限制了伽玛暴的重子总能量所占的比例。我们还采用不同的伽玛暴光度函数计算了弥散的伽玛暴中微子流量,并发现对于某些光度函数,预计的流量超过了当前的IceCube的探测下限,进而限制了伽玛暴喷流中重子总能量所占的比例。 第七章介绍了我对未来工作的展望,我们期望采用多信使研究手段进一步研究伽玛射线暴中粒子加速机制,喷流组成以及伽玛暴与宇宙射线之间的关系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 R·多伊格;;天然伽玛射线的野外能谱测量[J];国外放射性地质;1972年02期
2 陆建隆,潘善龙,陆埮;γ射线暴的研究进展(Ⅳ):特强γ射线暴和软γ重复暴[J];天文学进展;1996年04期
3 R·多伊格;;天然伽玛射线的野外能谱测量[J];世界核地质科学;1972年02期
4 杨玉镜;伽玛射线管道含沙量计[J];泥沙研究;1988年02期
5 莫恭佑;;英国核能技术的新进展[J];全球科技经济瞭望;1992年11期
6 甘为群,张和祺;伽玛射线耀斑物理及观测[J];天文学进展;1994年03期
7 陈君棋;张云履;范承发;;用伽玛—伽玛法测量小样岩心密度[J];测井技术;1982年05期
8 于卓;;羊八井阵列世界领先观察到一个发射10万亿电子伏特伽玛射线的天体[J];学术动态报道;1997年03期
9 吴云飞;张海丰;韩海生;葛洪亮;;GeV伽玛射线噪blazar天体观测特性的统计分析[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2009年03期
10 ;最明亮的伽玛射线暴[J];国外科技动态;2004年05期
11 ;乘飞机当心得癌症?[J];大自然探索;2010年07期
12 希;;探测来自宇宙的伽玛射线[J];世界科学;1984年02期
13 刘东友;;低能伽玛射线透明窗口的初步研究[J];舰船防化;1997年04期
14 张威;伽玛射线看宇宙——新一代高能望远镜发射升空[J];太空探索;2002年12期
15 王志成;天外焰火之谜[J];科学24小时;2004年09期
16 罗丹;溯寻宇宙射线源头高能天体观测项目此起彼伏[J];国外科技动态;2004年10期
17 刘振岭;;自然伽玛射线校深在油管传输射孔中的应用[J];油气井测试;1991年01期
18 ;来自太空的威胁 伽玛射线爆发[J];大自然探索;2005年12期
19 靳玉芝;;老年X-射线脉冲星的辐射特性[J];四川理工学院学报(自然科学版);2008年03期
20 刘巨光;;矿石体重测定中伽玛射线吸收法吸收层厚度的计算公式[J];世界核地质科学;1982年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周明;;河外伽玛射线背景的起源[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年
2 张力;;伽玛射线脉冲星高能辐射模型的几个问题[A];新观点新学说学术沙龙文集34:高能天体物理中的热点问题[C];2009年
3 白金明;;AGN的高能伽玛辐射机制问题[A];新观点新学说学术沙龙文集34:高能天体物理中的热点问题[C];2009年
4 王亚珍;李淑坦;胡金娣;郑振茹;;132例肺癌伽玛刀治疗病人的护理观察[A];全国肿瘤护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2005年
5 刘当波;陈磊;尤峻汉;;双光子湮灭吸收的匹配条件及其在伽玛射线天文中的应用[A];中国天文学会高能分会2004年学术年会论文集[C];2004年
6 李娟;郝景权;张纯祥;唐强;王淑彬;苏锵;;荧光体SrB_4O_7:Dy~(3+)的合成、荧光、热释光及电子顺磁共振谱性质研究[A];第五届全国稀土发光材料学术研讨会论文摘要集[C];2005年
7 张富文;;两个特殊的伽玛暴的时间特性和谱延迟-从X射线到伽玛射线波段[A];中国天文学会2007年学术年会论文集[C];2007年
8 赵洪洋;;伽玛刀对紧贴或压迫视神经垂体瘤治疗及视神经耐受剂量研究[A];中国医师协会神经外科医师分会第二届全国代表大会论文汇编[C];2007年
9 庞晓霞;雷进;唐轶;吴高峰;;4000例颅内疾患接受伽玛刀治疗分析及护理体会[A];全国肿瘤护理学术交流暨专题讲座会议论文汇编[C];2005年
10 于润升;王宝义;魏龙;;慢正电子束流技术及薄膜材料表征[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨佳;月球伽玛能谱数据处理试验研究[D];成都理工大学;2010年
2 李祥;Fermi伽玛射线脉冲星高能特性的研究[D];云南大学;2013年
3 方方;野外地面伽玛射线全谱测量研究[D];成都理工学院;2001年
4 张晋;活动星系核及其延展区的高能辐射研究[D];中国科学院研究生院(云南天文台);2009年
5 刘刚;大鼠C6胶质瘤模型的USPIO磁共振成像特点及建立大鼠放射性脑坏死模型的初步探索[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
6 胡中青;一类含马来酸酐交替共聚单元的高分子表面活性剂的辐射法合成及其应用[D];中国科学技术大学;2006年
7 孔思伟;伽玛暴余辉及伽玛射线脉冲双星多波段辐射的研究[D];南京大学;2012年
8 谷懿;航空伽玛能谱测量大气氡校正方法研究[D];成都理工大学;2010年
9 陈世波;脉冲星及其星云高能物理过程研究[D];云南大学;2012年
10 商林峰;LAWCA读出电子学时钟分发与数据传输研究[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林征胜;嫦娥一号绕月伽玛能谱分析技术研究[D];成都理工大学;2010年
2 焦名湖;Blazars伽玛射线辐射的EC模型检验[D];云南大学;2012年
3 高翔;伽玛射线截面相关技术在精确流量测量中的应用研究[D];中国原子能科学研究院;2003年
4 张婷;航空伽玛能谱测量宇宙道伽玛射线地质响应的初步探讨[D];成都理工大学;2012年
5 魏丙涛;Crab星云的多波段非热辐射的研究[D];中国科学院研究生院(云南天文台);2007年
6 王洪涛;Blazar3C 345的MeV/GeV射线辐射机制研究[D];中国科学院研究生院(云南天文台);2007年
7 林锋;基于ARM的便携式伽玛能谱数据采集系统的研究[D];重庆大学;2009年
8 何志杰;虚拟伽玛能谱仪设计[D];福建师范大学;2007年
9 王杰;93例局部晚期胰腺癌立体定向伽玛射线放射治疗的近期疗效观察[D];大连医科大学;2008年
10 李波;航空γ能谱照射量率的正演问题研究[D];成都理工大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张虹吴红梅;紫台研制伽玛射线谱仪成功开机[N];新华日报;2007年
2 中国科学院资深院士 王绶琯;“观天巨眼”的两个背景[N];大众科技报;2008年
3 林子;不同国家的精准农业[N];兵团日报(汉);2004年
4 记者 杜庆君;我市首例脑瘤“巨人症”患者得到治疗[N];唐山劳动日报;2006年
5 本报记者  王蔚佳;国产伽玛刀接受市场磨砺[N];中国医药报;2006年
6 ;2009:科学新图景[N];文汇报;2009年
7 ;软瓷技术成果应用研讨会在穗举行[N];中国建设报;2009年
8 刘工;看美国农民如何从事“精确农业”[N];解放日报;2001年
9 驻京记者 王丹;卫生部规划:120亿为灾区卫生系统恢复重建[N];医药经济报;2008年
10 本报记者 冯永锋;日本核会不会影响中国人[N];光明日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978