云南天文臺伽馬射線暴輻射機制研究獲得新進展

近期，國際天體物理雜志The Astrophysical Journal（2013，ApJ, 776, 17）發(fā)表了中科院云南天文臺毛基榮和王建成在伽馬射線暴輻射起源方面的研究進展。伽馬射線暴簡稱為“伽馬暴”，是宇宙中伽馬射線突然增強的一種現(xiàn)象。伽馬射線是波長小于0.1納米的電磁波，是比X射線能量還高的一種輻射，伽馬射線暴的能量非常高，但持續(xù)時間很短，長的一般為幾十秒，短的只有十分之幾秒，而且它的亮度變化相當(dāng)復(fù)雜。天文學(xué)家認為，大多數(shù)伽馬暴是在超大質(zhì)量恒星耗盡核燃料時發(fā)生的；當(dāng)恒星的核心坍縮為黑洞后，物質(zhì)噴流以接近光速的速度向外沖出，并形成激波和產(chǎn)生高能粒子，然后這些高能粒子通過某種輻射機制產(chǎn)生伽馬射線輻射。作者認為，激波在掃過區(qū)域能激發(fā)湍流，產(chǎn)生隨機和小尺度磁場，并通過擴散激波加速機制和湍動加速機制，將電子加速到極高能量，這些高能電子在磁場作用下產(chǎn)生伽馬輻射，這種輻射稱為“顫抖”（jitter）輻射，具有微結(jié)構(gòu)的輻射性質(zhì)；根據(jù)上述物理圖像和輻射機制，作者開展了系列研究工作（2011，ApJ，731，26；2012，ApJ，748，148），獲得有趣結(jié)果：（1）伽馬輻射譜取決于湍流的運動能譜；（2）湍流區(qū)中的粒子加速非常有效，電子將被加速到1014eV，貢獻宇宙線；（3）通過自康普頓過程，高能電子能將“顫抖”輻射的光子散射到GeV能量，產(chǎn)生GeV的伽馬輻射。近期，作者深入分析了物質(zhì)噴流中微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)高能電子的“顫抖”輻射機制也能產(chǎn)生高偏振的伽馬輻射，而偏振輻射的快速變化（如偏振度、偏振角的變化）可能與湍流元的隨機變化或微結(jié)構(gòu)的磁重聯(lián)有關(guān)。

新聞來源：http://www.cas.cn/ky/kyjz/201311/t20131114_3978411.shtml