Fermi伽玛射线暴瞬时辐射能谱的研究

In this project we present a systematic analysis of the spectral data of gamma-ray burst (GRB) detected by the Fermi satellite based on the three unresovled hot issues of prompt GRBs, (1) Ejecta composition of central engine; (2) Energy dissipation site; and (3) Radiation mechanism of GRB. Our studies mainly contain the following issues: (1) identifying the spectral components and investigating their physics origins as well as the possible physics origin of Band function; (2) seeking for the general properties of high energy spectra and exporing the correlations between high and low energy bands; (3) discerning which radiation mechanism is primary acording to the properties of high energy spectra;(4) estimating bulk Lorentz factor and radiation radius to constrain the radiation region and bulk Lorentz factor of fireball.Finally, we are hopeful the project will be afford the domestic and foreign scholars data service.

本项目主要针对伽玛暴瞬时辐射中未解决的三个主要热点问题：伽玛暴中心发动机抛射物的成分、伽玛暴能量耗散地点和伽玛暴辐射机制，系统地处理和分析Fermi卫星观测的宽能段数据，试图解决一些上述问题。主要研究内容包括：（1）证认出伽玛暴各种能谱成分以及研究各种能谱成分包括经验的Band函数可能的物理起源；（2）寻找高能谱行为的一般性质，并研究其跟低能段的谱相关性；（3）根据高能谱行为鉴别哪种辐射机制在高能辐射里可能是占主导性的；（4）估算伽玛暴火球的整体洛伦兹因子及辐射半径，进而限制伽玛暴的辐射区域和火球的整体洛伦兹因子。最后，希望通过该项目实施，同时能为国内外研究者提供数据支持服务。

伽玛暴瞬时辐射中还有很多问题没有解决，我们主要针对伽玛暴瞬时辐射未解决的三个主要热点问题，系统地处理和分析Fermi卫星观测的宽能段数据，主要完成了如下工作。（1）我们重点探讨了Fermi伽玛暴的能谱成分，通过详细地分析了GBM伽玛暴的能谱，根据其特性归为三类，并且探讨了其中一类的热成分，选择了GRB100724B对其进行研究。我们得出了如下结论：热成分能显著地减小低能谱指数，但对高能谱指数没有影响；当加入了热成分后，峰值能量能增大，而且峰值能量在下降阶段的衰减更快；通过对低能谱指数的分析，我们得出，同步辐射并不能解释这些指数；该暴是一个混合喷流的很好范例，是一个具有热成分和冷的坡印廷流量成分的混合暴。（2）我们搜集了102个单脉冲样本调研了较低能伽玛暴的单个脉冲的脉冲宽度随能量的演化规律、单个脉冲的时间延迟及其单个脉冲的能谱，并探讨了它们之间的可能关系，得出了脉冲宽度随能量下降的幂律指数和谱延迟和光子流量之前存在强相关性，对这些关系的起源进行了讨论，这些可能是由于曲率效应加band函数造成的，对理解伽玛暴的理论提供了统计依据。（3）我们通过收集处理了102个伽玛暴脉冲、92个x射线flare以及24个光学flare时间和能谱数据，系统地分析比较了他们之间的时间特性，我们的统计比较分析发现，它们的时间特性非常相似，结合以前的研究结果，我们倾向于相信，这些flare和瞬时辐射脉冲具有相似的物理机制，它们更倾向于内激波起源。X射线flare和光学flare应该属于瞬时辐射脉冲的扩展类，它们属于伽玛暴脉冲的低能扩展，这些为我们理解X射线和瞬时辐射的能源和辐射机制提供了帮助。