伽玛暴是宇宙中最剧烈的暴发现象,是很好的高红移探针。一般地,以2秒作为持续时间的界限可以分为短伽玛暴和长伽玛暴。伽玛暴本身及其余晖辐射的研究目前已经比较成熟,因此本文研究的是与伽玛暴相关的天体物理现象。在第1章中,我将分别介绍短伽玛暴和长伽玛暴前身星及其相关暂现源现象的研究进展。在第2章中,我研究的是伽玛暴作为可能的宇宙线加速源会存在的高能伽玛射线(>GeV)辐射,这种高能辐射由宇宙线产生的次级电子或者光子在磁场中的电磁级联辐射所导致,即电子通过同步辐射出的高能光子被磁场吸收后又产生高能的正负电子对,进而触发电磁级联辐射。同时发现了蒙特卡洛模拟得到的级联辐射能谱可以用很简单的解析公式表示,而且这个公式对不同的源是通用的。在第3章中,我将研究双中子星在旋进过程中可能会产生的快速射电暴,并且发现重复的快速射电暴也可以用类似的模型解释,即中子星与小行星带中的小行星碰撞。而在第4章中,我将介绍短伽玛暴前身星-双中子星在旋进过程中的高能辐射以及能加速质子到EeV,并且发现这种高能辐射能够解释目前观测到的短伽玛暴的前暴。需要注意的是在旋进过程中产生的高能辐射的辐射角度比较宽,而快速射电暴的辐射角度可能比较小,考虑到它们以及伽玛暴本身的辐射指向可能不一样,因此同时观测到所有成分会有一定的难度。在第5章中,我将研究长伽玛暴前身星大质量恒星在坍缩过程中可能形成的磁星在超临界吸积盘作用下的引力波辐射,具体过程是通过R模式不稳定性,并且发现这种情况下R模式不稳定性会被产生的环向磁场抑制,产生的引力波信号只有在很近的地方才能被观测到。但是这种引力波辐射依然会对磁星的自转造成急剧的减速,这对可能有同样中心引擎的超亮超新星的光度有一定的限制。以上都为理论研究工作,在接下来的章节中我将研究数据统计方面能够对天体物理过程的一些限制。其中在第6章中,我将利用数据把伽玛暴和宇宙学联系起来,研究伽玛暴对宇宙学模型的限制,其中包括把伽玛暴标准烛光化,研究宇宙可能存在的各向异性(置信度超过2σ)以及研究暗物质与暗能量相互作用的模型(置信度超过2σ)。而在第7章中,我将研究自组织临界性现象,以及将其应用在低质量X射线双星中的Ⅰ型X射线暴中,并且发现本文中的模型可以解释其它自组织临界性现象中的等待时间概率分布。随着我国各种天文仪器的顺利运行(如500米口径球面射电望远镜、硬X射线调制望远镜、暗物质粒子探测器)以及国际上的各种大型项目的运行,将会更精确地观测到更多的伽玛暴及其超新星、快速射电暴、引力波事件等,因此可以对各种暂现源事件及其相互关系在理论上和数据统计上做更加深入的研究。同时更精确的伽玛暴数据也能更好的限制宇宙学模型,以及更好的探测高红移宇宙。