(相对论到非相对论的过渡拐折)(DaiLu,ApJL,999).PPT

γ射线暴研究的新进展 戴子高 南京大学天文系 能源比较 物质组成：分子→原子→电子、原子核 →核子（质子、中子）→夸克 化学能：?1 eV/原子，效率?10-9 20吨汽油 = 4?1019尔格 = 500吨TNT 核能：? 几 MeV/核子，效率?几?10-3 1公斤235U = 2?1021尔格 = 2万吨TNT 核弹 A. Einstein: E = mc2 1945，广岛、长崎原子弹爆炸 1949，美国成功研制氢弹 1951，前苏联成功研制原子弹 1964，中国成功研制原子弹 1967，美国发射Vela卫星 发现伽玛射线暴 1973，发表第一篇文章 花 絮 活跃领域 观测概况 辐射模型 能源机制 伽玛暴宇宙学 展望 一、活跃领域 1997年世界10大科技成就 1999年世界10大科技成就 二、观测概况  暴时间特征 波形 复杂、没有规则 持续时间 ～ ms - 1000 s 变化时标 ～ 1ms , 甚至 ～ 0.1ms ?暴能谱 光子能量： 10keV – 10GeV 非热谱，幂律谱 高能未见切断 空间分布 银河系全景图(瑞典吕德天文台)  统计学上 支持 ? 宇宙学距离 ?暴持续时间很短，无法安排后续的观测。 ?暴的发生在空间上是随机的，在时间上也是随机的，无法预先作准备。 除短暂的?射线（和少量X射线）外，没有其他波段上的对应体，无法借助其他波段上的已知距离的天体加以证认。 ? 射线的定位精度极低，在其误差范围内有太多的天体，无法确认哪一个天体与它成协。  BeppoSAX: γ暴余辉的发现（1997） 宿主星系红移值的测定 GRB 970228: a milestone The Feb. 28th burst was caught by BeppoSAX. 光学余辉 射 电 余 辉 ? 早期起伏 ? 空间尺度小 ? 晚期平滑 测量红移?暴辐射的能量 余辉带来的巨大突破  火球模型示意 标准辐射模型简化假设 ? 相对论性的运动 ? 各向同性的膨胀 ? 同步辐射 均匀星际介质 典型的质子数密度 ~ 1 cm-3 ? 短暂脉冲式的能量注入 统一模型 环境效应 喷流机制 辐射机制 能量注入效应 统计关系 伽玛暴宇宙学 极端相对论阶段不长 观测可以持续很长时间 前人的极端相对论模型不能给出非相对论 和绝热情形的正确极限 统一模型的提出 动力学演化统一模型 点划线： 极端相对论 虚线： Sedov极限 实线： 统一模型 总结性文章 ARAA(天文与天体物理年鉴)-2000 (van Paradijs, Kouveliotou, Wijers) 据余辉研究其环境的状态 据环境状态研究γ暴的起源 非均匀环境 GRB970616 n ~ r -k ? ? n ~ r -2 (星风环境) (Dai, Lu, MNRAS, 1998) 支持?暴起源于大质量恒星塌缩的观点。 (Chevaliar, Li, ApJ, 2000) GRB990123光变曲线的拐折 （Fruchter, et al., astro-ph/9902236） 环境密度: n ~ 101 – 106 cm-3. tnr：相对论性火球（或中度喷流）开始转变为非相对 论的时间： tnr ~ （若干天）× (n/104 cm-3)-1/3. 时间指数 ?: F? ? t-? 相对论阶段(早期): ?1 = 3(p-1)/4 非相对论阶段(晚期): ?2 = (15p-21)/10 ?? ? ?1 - ?2 = -3(5p-9)/20 0 (当 p 1.8) 结论: 余辉光变曲线在tnr处开始变陡 (Wijers et al. 1997; Dai Lu, ApJL, 1999). 致密环境