活动星系核的铁K教学文案.ppt

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1、活动星系核的铁K标准模型：theFireballModelmainburstInter-StellarMedium~108kmγ~1000内激波初始火球e+,e-γpR~10kmE>1052ergsM<10-5Msun外激波~1011kmγ>>1Afterglows然而，同步辐射(和逆康普顿散射)机制面临困难，与观测矛盾。例如：1.关于伽玛射线谱。为何观测的伽玛射线谱总是折断的幂律形谱？Stern&Poutanen2004,MNRAS2.特别是,其中有‘死线问题’。即伽玛射线谱低能部分的谱指数问题。Preece1998,2000,ApJ;Lloyd-R

2、onning&Petrosian2000,ApJ同步机制要求：低能谱(即上升谱部分)很平。谱指数必须满足条件(或光子谱指数)。而观测谱指数常常明显大于1/3，很陡！！！观测中GRB的rays能谱(Schaeferetal.1992,ApJ)3.观测到偏振(Willisetal.2005A&A;Coburn&Boggs,2003,Nat,423,415;Kalemcietal,2007;ApJ)GRB021206:伽玛光子的线偏振度高达(8020)%？4.Amati关系:(Amati,2006,MNRAS,372,233;2002,A&A,390,81

3、;Yonetokuetal.,2004,ApJ,609,935;Sakamotoetal.,2004,ApJ,602,875)Fig.25.能量转换效率很低.(Piran1999,Phys.Rep)中间过程多.复杂链条:并合形成火球(引力能释放)—火球膨胀形成抛射(内激波)—内激波碰撞形成相对论电子—同步辐射或逆康普顿散射形成X-射线—多普勒移动，形成rays.链条中，多少引力能转换成最终的rays?我们建议：既然传统的辐射机制在解释这些观测事实时遇到困难，就应寻求新的伽玛射线辐射机制并尝试新模型来解决这些目前存在的问题。要点:用强磁场相对论电子的共振

4、逆康普顿散射(RICS)代替流行的同步辐射(以及普通逆康普顿散射ICS)解决这些困惑。我们认为:这是探讨GRB的rays起源的很有希望的新路!II.共振逆康普顿散射(RICS)及其在GRB中的作用2.1.先说观测对ray辐射机制的限制i).要求该辐射机制非常高效,以和观测匹配;ii).该机制的辐射波段必须主要在ray波段;iii).它产生的ray光子能够躲避强吸收(如磁湮灭和湮灭),顺利逃出.即不只产生ray光子,还能跑出来(即可以解决‘致密性’难题).iv).它产生的ray辐射应当是偏振的，用以说明观测；v).可以容易地复制出观测到的折断的非热幂律谱

5、，且不求助于复杂的假定；vi).最后，它能够解释Amatirelation的物理本质，容易由它导出统计关系以下论证：RICS机制满足以上条件。2.2RICS物理概说：相对论电子在强磁场中力学运动特点：a).在实验室系S考察RICS,快电子在磁力线方向沿‘拉紧’的螺旋轨道运行而散射光子方向也是沿着磁力线。b).在电子静止系（ERF）S’观察RICS，电子在圆轨道上运动。量子化能级　　　　　　。S’系中,入射光子和电子的碰撞总是对头碰。在电子静止参考系ERF中(对散射做理论处理方便)散射截面与频率的关系,细说：先说非共振的逆康普顿散射如果　　　，非共振散射

6、和普通的，没有磁场时的逆康普顿散射其实无区别。因为此时严格的QED理论给出的散射截面　　　　。反之，如果　　　，非共振散射实际已不存在，因为QED给出　　　　。此时，散射被‘磁冻结’了。大量的低频光子时是无用的‘垃圾光子’。这说明普通逆康普顿散射在强磁场中变得很不重要。磁冻结：磁场太强，低频光子扰动不了被束缚很紧的电子。再说共振的逆康普顿散射如果在电子静止参考系ERF中，入射光频率特别是当　　　　，则有共振的逆康普顿散射。记为RICS，用以区别共存的ICS。RICS性质特殊，很重要。因为QED共振截面，亦即具有极高的辐射效率。例如：，　　　　　　　　。

7、因此，若周边有足够多能共振吸收的光子（即满足匹配条件），电子会很快耗尽能量变成辐射。许多学者对此工作有贡献，Herold,Dermer,Daughty&Harding,Gonither,乔国俊，夏晓阳，吴鑫基，邓劲松等。我们的贡献：1.把强磁场逆康普顿散射分解，共振和非共振，分别处理,根据：两部分物理性质很不同，出现的频段也不同。见上述图（严格论证了：强磁场中，共振部分远比非共振部分重要）2.不用QED,　改用经典Quantum用半量子的共振散射截面(含时微扰论)代替复杂的QED截面，精确一致。而所得RICS诸公式，数学大为简化，RICS物理更加清晰，

8、便于实用。我们所利用的半经典量子回旋散射截面公式在情况下是推广QED结果的一个很好的近似，但我