论文部分内容阅读
γ射线暴(Gamma Ray Burst,GRB)是大爆炸以来我们观测到的宇宙中最猛烈的爆发现象。经过三十几年的研究,特别是因为1997年余辉发现后GRB研究的蓬勃发展,GRB的标准火球+激波模型已经确立。我们了解到GRB是宇宙学距离上的,跟恒星级致密星(如黑洞或毫秒脉冲星)相关的爆发现象。2004年底升空的Swift卫星又将GRB研究带进了崭新的时代。丰富的X波段数据和极早期余辉观测,结合更多确定红移的GRB以及宿主星系观测,让我们对GRB的本质有了更深入和广泛的认识,并将GRB作为宇宙学探针应用到了天文学的诸多领域当中;同时新的发现也带来新的问题,对传统的认识和现有的模型提出了新的挑战。
本文第一章介绍伽玛暴研究概况。首先介绍GRB研究历史,分为观测发现的历史与理论研究历史两条主线。然后介绍GRB的观测特点,包括基本特点,主暴和余辉的性质以及简要介绍宿主星系的观测特征。最后介绍GRB理论研究的主流模型或者说标准模型,包括中心能源模型,火球模型,瞬时辐射的内激波解释和余辉的外激波主导模型。GRB主流模型经过多年的检验发现基本上可以成功解释大部分的观测。
第二章详细介绍伽玛暴的宿主星系研究。GRB宿主星系研究对GRB本身和对于高红移星系研究两方面都有重要的意义。第二章除了分别介绍长暴和短暴的宿主星系各个观测特点如形态,质量,光度,金属丰度,随红移分布等等,还介绍了跟我自己的研究工作密切相关的GRB宿主星系星际介质问题。这一节又分成三部分:中性氢,金属和尘埃。事实上三者并不是互相独立的,金属存在于气体和尘埃里,而尘埃和气体的比例又应该满足一定的规律。但是因为研究方法不同,所以将它们分开讨论。
第三章介绍我自己的工作。GRB宿主星系的消光对于研究GRB前身星起源和修正观测到的辐射都有重要的意义,但是目前我们对它的了解十分有限。这里介绍一种直接的方法可以得到GRB宿主星系的消光:通过比较观测到的光学谱和由X波段推出的内秉谱。这一方法的理论依据是标准火球模型:如果光学跟X波段的余辉随时间衰减指数相同,则二者位于同一段幂律谱上,我们就可以通过X波段的数据推出光学波段的本征流量。我们对四个暴进行了分析,其中三个的光学和X波段衰减指数相同,说明谱中间没有拐折;另一个暴可以推测出拐折频率的位置。得到的消光曲线很“灰”,跟附近已知的几个消光曲线都不相同(如银河系,大小麦哲伦云星系以及临近星暴星系)。得到的消光量很大。用标准的石墨-硅酸盐星际尘埃模型拟合得到的消光曲线,发现正如“灰”所表示的,尘埃分布趋向于大颗粒。结合拟合得到的尘埃参数以及从X射线吸收得到的等效氢柱密度,我们第一次得到了GRB宿主星系的气体尘埃比。