伽玛射线暴的暴周介质性质及宿主星系消光研究

伽玛射线暴是大爆炸结束以后宇宙中最剧烈的爆发现象之一。对于那些持续时标为数秒甚至更长的暴，一般认为其诞生和大质量恒星死亡相关。但很明显只有极少部分的大质量恒星的死亡才能够产生伽玛暴，其物理原因尚不清楚。本项目计划利用多波段余辉观测数据来研究伽玛暴前身星的物理性质，具体的将从两方面着手：(a)我们将利用早期多波段余辉数据来研究伽玛暴周围介质的数密度分布，限制大质量恒星死亡前较短时间内的星风损失行为以及短暴（按通常定义，其持续时标短于2秒）的前身星类型;(b)我们将通过国际合作获得高质量的多波段余辉数据来研究伽玛暴的宿主星系的消光特性并限制尘埃的物理特性。我们计划进行大样本研究，从统计上得到尘埃的一般特性并分析其与伽玛暴起源是否有密切关联。

我们分析了GRB081007和GRB090424两个伽玛暴的多波段观测数据。基于这些数据，我们研究了伽玛暴外流体的运动速度，成分以及周围介质环境等。这两个暴早期都出现了光学闪的特征，很强的限制了周围介质的成分。对GRB081007，结论特别有意义，它同时与一个超新星SN2008hw成协，但周围介质却是均匀介质。这样我们就找到了一个起源于大质量恒星死亡，而其周围介质环境却不是恒星星风的伽玛暴样本。..短时标伽玛暴GRB130912A的X射线余辉以通常的幂律衰减，但其光学余辉却呈现了一个迄今为止所有伽玛暴观测中找到的最长的平台。我们研究了其余辉辐射的物理起源，发现正向激波的余辉辐射就能很好的解释观测到的光学平台，而不需要通常认为的能量注入。并且我们发现暴周介质环境是非常低密度的星际介质，这与短暴起源于致密性合并模型一致。喷流的有相当一部分的能量用于加速电子和放大磁场（电子和磁场分别占大约0.37和0.16）,这可以解释为什么只有很少的短暴在余辉中出现了光学平台。..2013年在GRB130603B中发现了双中子星合并产生短时标伽玛暴的一个较直接的观测证据。在GRB130603B余辉的晚期观测中，哈勃空间望远镜观测到红外的增亮，与双中子星合并模型中预言的kilonova在光度和时间上一致，从而强力地支持了短时标伽玛暴起源与双中子星合并的模型。我们认为，仅从红外的观测数据来看，双成分的伽玛暴喷流也能解释余辉的光度和光变，但同时会产生很强的射电辐射，而双中子星合并产生的kilonova射电辐射很弱。后来发表的射电观测表明射电辐射很弱，进一步支持了双中子星合并模型。