磁场在伽玛暴中心引擎中的作用

伽玛暴中心引擎的物理机制一直是天体物理研究的一大疑难，普遍认为它与双中子星、中子星－黑洞的合并或大质量恒星的塌缩有关，这些过程都涉及到形成一个黑洞吸积盘系统，主流的提能机制是超吸积模型：吸积过程释放吸积物质引力束缚能，并产生很强的中微子辐射，最终通过中微子湮灭产生伽玛暴标准模型所需的"光子火球"。最近，Swift和Fermi的观测结果对中心引擎给出了强烈限制，另一种主要提能机制，通过大尺度磁场提取黑洞或吸积盘的旋转能驱动伽玛暴的模型，开始受到极大关注。这表明磁场在伽玛暴中心引擎中发挥重要的作用。本项目在广义相对论框架下，结合Swift和Fermi的最新观测结果，系统地研究磁场在伽玛暴中心引擎：黑洞-超吸积盘-极端相对论喷流这一体系中的作用，具体包括：磁场与超吸积流的相互作用，以及黑洞与吸积盘的自转耦合效应；磁作用下黑洞-超吸积流系统的演化特征；磁场在喷流形成和准直中的作用。

伽玛暴中心引擎的物理机制一直是天体物理研究的一大疑难, 本课题围绕黑洞吸积盘系统作为伽玛暴中心引擎模型进行研究，特别是磁场在其中所起的作用，通过研究我们发现：（1）大尺度磁场能有效地抑制“重子污染”，产生伽玛暴喷流所需的高洛伦兹因子和高光度，并能成功解释观测上的喷流初始洛仑兹因子与伽玛射线光度的统计关系；（2）通过大尺度磁场能自然产生伽玛暴和AGN中的双成分喷流；（3）磁场能阻碍吸积并解释短暴的延展辐射。我们还从观测上找到回落吸积盘存在的证据，并提出一种检验伽玛暴中心引擎的方法。此外，我们还研究了潮汐瓦解事件Sw J1644+57（最初该源被当做最长伽玛暴GRB110328A），研究其中心黑洞吸积、喷流产生和旋转黑洞周围的广义相对论效应，这些物理过程与伽玛暴及其相似，因此对潮汐瓦解事件的研究也对理解伽玛暴的中心引擎大有帮助。