《伽玛射线暴》PPT课件

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1、伽玛射线暴——宇宙中最猛烈的爆发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：1eV/原子，效率10-920吨汽油=41019尔格=500吨TNT核能：1MeV/核子，效率10-31公斤235U=21021尔格=2万吨TNT夸克能：100MeV/核子，效率10-11公斤物质=21023尔格=200万吨TNT暴释放能量=1051尔格=1034吨TNT核弹A.Einstein:E=mc21945，广岛、长崎原子弹爆炸1949，美国成

2、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，Klebesadel,Strong&Olson发表第一篇文章花絮活跃形势观测概况标准模型物理效应及意义能源机制伽玛暴宇宙学展望报告内容一、活跃形势1997年世界10大科技成就1999年世界10大科技成就2003,Science,302,2042-2043GRB030329-SN2003dh;HighpolarizationofGRB021206;X-rayflashes;Dar

3、kbursts;ShortburstsintheSwiftera.2003年世界10大科技成就暴论文的分布K.Hurley,2001.3http://www.ssl.berkeley.edu/ipn3/bibliogr.html暴论文的逐年分布。1973-首次发表1979-Mazets表1991-GRO卫星1997-BeppoSAX暴论文的分布K.Hurley,2001.3http://www.ssl.berkeley.edu/ipn3/bibliogr.html累计分布暴论文累计已达到5

4、000篇。二、观测概况暴是什么？暴时间特征波形复杂、没有规则持续时间～ms-1000s变化时标～1ms,甚至～0.1ms恒星层次的事件δT～msRi≤cδT=300km(Ri:初始尺度)即使对于黑洞：R=2GM/c2M≤100M⊙射线暴:恒星层次天体(且为致密星)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高度各向同性BATSE银河系全景图(瑞典吕德天文台)作为对照—银河系内天体脉冲星的空间分布统计学上支持宇宙学距离空间分布：高度各向同性暴持续时间很短，

5、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。1997年之前难点在哪里？BeppoSAX:γ暴余辉的发现(1997)宿主星系红移值的测定距离问题的成功解决BeppoSAX卫星：导致发现余辉WFC2─26keV40o×40o误差范围~3’GRB监测器40─700keVWFC覆盖全天空的

6、5%,每月约可测1个暴GRB970228:amilestoneTheFeb.28thburstwascaughtbyBeppoSAX.OnFeb28OnMarch3Twoimages:X-rayafterglowofGRB970228余辉：1997年重大发现•一般特征:多波段,幂律衰减,不少有宿主星系•时标:X-射线:天;光学:月;射电:月•幂律衰减:Fν∝t-ααX=1.1to1.6,αOptical=1.1to2.1•宿主星系:红移可高达3.4，甚至可能达5确认这些暴的距离为宇宙学距离光

7、学余辉余辉:幂律衰减射电余辉早期起伏空间尺度小晚期平滑暴辐射的能量——宇宙中最猛烈的爆发余辉带来的巨大突破三、标准模型火球模型1.必是黑体2.辐射压大膨胀火球(在极高辐射压的作用下，原始火球会快速膨胀到极端相对论的速度，会变成光学薄而导致非热射线辐射.)Ri≤cδT非热辐射光学厚解决途径光学薄极端相论对膨胀Lorentzfactor:≫1光学厚到光学薄α2Y.Lithwick,R.Sari,ApJ,555(2001),540InnerEngineRelativisticWin

8、dTheStandardInternal-ExternalShockModelExternalShocksAfterglowInternalShocksg-rays标准模型简化假设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~1cm-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四、物理效应及意义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统一模型的