γ射线暴的最新研究进展:火球模型、余辉及前身星

γ射线暴 (称简γ暴 )的研究在最近几年里有了巨大的突破。观测上 ,人们发现了γ暴的低能余辉以及与γ射线爆发同时的光学爆发 ,还发现了它位于宇宙学距离的寄主星系。越来越多的观测证据还表明长时标γ暴与恒星形成区、甚至可能与超新星成协。在γ暴的相对论火球模型框架下 ,人们对γ暴以及余辉的产生机制的认识也有了进展。进而人们对γ暴的前身星以及环境效应等有了新的认识。本文旨在对这些进展和认识给一个扼要的评述     

2003年度重大科学成就--γ暴:大质量恒星的死亡

γ射线暴(简称γ暴)是宇宙中最剧烈的爆发事件，从20世纪60年代末被发现以来，它的起源问题就一直迷惑着人们，今年在γ暴研究上取得了几个突破性的进展，其中最重要的一个是直接确认了γ暴与超新星的关联，最终证实了γ暴起源于大质量恒星的死亡，这一重大发现被Nature和Science两个杂志同时评选为2003年度的十大科学成就之一。     

用羊八井ASγ实验数据寻找TeV能区的γ射线暴

γ射线暴的TeV能区辐射对研究其起源、辐射机制等是非常重要的.利用西藏羊八井ASγ实验三期阵列的重建数据,通过在给定的小天区和时间间隔内寻找较高显著性事例团的方法对TeV能区的γ射线暴进行了寻找,在计算过程中采用“等天顶角法”来估计背景.工作中采用了两种途径来寻找γ射线暴,一种是与卫星γ射线暴的符合寻找,另一种是全天区独立寻找.结果发现少量事例团对背景有明显超出,考虑试验次数后,其超出还不足以认定为γ射线暴.通过Monte Carlo模拟,给出了在95%置信水平下,到达大气顶部流强上限的估计值为3.32×10^-9—1.24×10^-7 cm^-2s^-1. 关键词： γ射线暴 TeV能区 ASγ实验 宇宙射线     

寻找来自原始黑洞蒸发的TeV γ射线暴

用兴隆站的两台大气切伦科夫望远镜ACT2和ACT3在1995—1997年间的观测数据,寻找来自原始黑洞(PBH)蒸发终态的0.1sTeVγ射线暴.分析这些资料没发现有这样的γ射线暴.据此估算出在太阳系附近、在99%的置信水平下原始黑洞的蒸发率-密度的上限为3×10⁸/年·pc3.     

γ射线暴的研究概况

γ射线暴是宇宙中自从大爆炸以来最猛烈的爆发现象，它在几十秒钟的时间内所释放的能量相当于太阳一生（约一百亿年）所释放能量的几百倍！文章简要介绍了γ射线暴的新近研究进展，其中包括：简要说明了观测事实，并在此基础上建立标准火球模型，阐述了γ射线暴及其余辉的运动和演化规律，讨论了偏离标准模型的种种观测现象以及这些后标准效应所包含的重要天体物理意义。进而讨论了至今仍不清楚的能源机制问题，也指出了这个领域的研究前景。     

γ暴研究的重大突破：首次观测到γ暴的光学和X射线余辉

意大利和荷兰联合发射的卫星ＢｅｐｐｏＳＡＸ在１９９７年２月２８日探测到γ暴ＧＲＢ９７０２２８的Ｘ射线余辉，随后的地面和哈勃空间望远镜的观测证实在该位置上有一光学瞬变源。哈勃空间望远镜在此光学变源方位观测到一暗的河外天体。     

TibetⅡ/HD阵列寻找来自蟹状星云的TeVγ射线

羊八井二期阵列(TibetⅡ)和加密阵列HD(HighDensity)分别从1995年和1996年成功地运行以来,已经积累了大量的数据.报道了利用TibetⅡ在1995年10月至1997年9月、HD阵列在1997年2月至8月收集的数据寻找来自蟹状星云(CrabNebula)方向的10TeV和3TeVγ射线稳定发射的初步结果.分析表明,来自CrabNebula的3TeVγ射线的累积信号事例数显示了稳定增长的趋势,显著性达到了3.2σ,但没有发现10TeV和30TeVγ射线稳定发射的迹象.     

γ吸收实验的改进

γ射线吸收是近代物理实验中重要内容之一。各校在做实验时,一般都是采用铅准直器将γ射线变为平行的窄束射线,以满足公式I=I_0e~(-μ~x) (1)的要求。然后测量γ射线穿过物质前后的强度I_0和I,由吸收物质的厚度x,用公式(1)求得物质的吸收系数μ,进而求得γ射     

γ射线暴的最新研究进展:火球模型、余辉及前身星

γ射线暴（称简γ暴）的研究在最近几年里有了巨大的突破。观测上，人们发现了γ暴的低能余辉以及与γ射线发同时的光学爆发，还发现了它位于宇学距离的寄主星系。越来越多的观测证据还表明长时标γ暴与恒星形成区、甚至可能与超新星成协。在γ暴的相对论火球模型框架下，人们对γ暴以及余辉的产生机制的认识也有了进展。进而人们对γ暴的前身星以及环境效应等有了新的认识。本文旨在对这些进展和认识给一个扼要的评述。     

用离散相关函数方法分析Blazar天体的γ射线和射电辐射的相关性

收集了119颗有γ射线噪的Blazar天体样品(97个平谱射电类星体和22个BL Lac天体)，用离散相关函数(DCF)方法分析了1GeV γ射线辐射流量(最大值、最小值和平均值)与8.4GHz射电辐射流量之间的相关性.获得的主要结果为：在119个Blazar天体和97个平谱射电类星体中，γ射线辐射流量的最大值以及平均值和射电辐射流量之间有相关性;而γ射线辐射流量的最小值和射电辐射流量之间没有相关性.本文结果表明，γ射线和射电辐射都来自喷流，γ射线很可能产生于同步自康普顿(SSC)过程. 关键词： Blazar γ射线 射电辐射 流量密度     

寻找超高能宇宙线源——西藏广延空气簇射实验

总结了１９９０年６月到１９９３年１０月期间西藏空气簇射阵列的观测结果。寻找了来自于蟹状星云、Ｘ射线双星、脉冲星、活动星系核和其它活动天体的能量为１０ＴｅＶγ射线连续发射,没有发现连续稳定发射的迹象,但给出了每个源的流强上限。在阵列所观测的天区寻找了１０ＴｅＶ的γ暴,结果没有发现能量１０ＴｅＶ的γ暴,最后也给出了发现此种γ暴的上限。应用该阵列,明显地观测到了能量为１０ＴｅＶ的宇宙线流强的太阳和月亮阴影。观测了朝向和远离太阳的行星际空间磁场对宇宙线阴影的影响,这是行星际磁场对阴影位移影响的第一次直接观测。研究并发现在实验期间,太阳阴影的位置每年都在变化。同时观测在此期间,朝向和远离方向的宇宙线阴影的不同变化。另外,应用该实验的数据,给出了所谓的“膝”区的原初宇宙线能谱。     

寻找超高能宇宙线源——西藏广延空气簇射实验

总结了１９９０年６月到１９９３年１０月期间西藏空气簇射阵列的观测结果。寻找了来自于蟹状星云、Ｘ射线双星、脉冲星、活动星系核和其它活动天体的能量为１０ＴｅＶγ射线连续发射，没有发现连续稳定发射的迹象，但给出了每个源的流强上限。在阵列所观测的天区寻找了１０ＴｅＶ的γ暴，结果没有发现能量１０ＴｅＶ的γ暴，最后也给出了发现此种γ暴的上限。应用该阵列，明显地观测到了能量为１０ＴｅＶ的宇宙线流强的太阳和月亮阴影。观测了朝向和远离太阳的行星际空间磁场对宇宙线阴影的影响，这是行星际磁场对阴影位移影响的第一次直接观测。研究并发现在实验期间，太阳阴影的位置每年都在变化。同时观测在此期间，朝向和远离方向的宇宙线阴影的不同变化。另外，应用该实验的数据，给出了所谓的“膝”区的原初宇宙线能谱。     

长时γ暴和短时γ暴的脉冲辐射

采用小波分析方法对康普顿γ射线天文台 (CGRO)上的BATSE仪器观测到的γ暴光变曲线数据进行去噪处理 ,并提出更有效的脉冲识别算法 ,然后用对齐叠加方式分别计算长暴和短暴光变曲线的主脉冲的平均辐射曲线和归一化的平均脉冲辐射曲线。统计结果表明两类暴的平均辐射曲线有显著的差异性 ,而归一化的平均脉冲辐射曲线差异不大。这个结果意味着两类暴的暴源可能有本质的差异 ,但两类暴的辐射机制没有根本区别。这个结果进一步支持了把γ暴分为长暴和短暴两类暴的分类办法 ,同时解释了为什么γ暴的持续时间有非常显著的分类特征 ,但其它观测量在两类暴中没有体现出明显的分类特征的问题。     

γ噪Blazar天体的γ射线和近红外光辐射研究

收集了29个有γ噪的Blazar天体(其中有16个BL Lac天体和13个平谱射电类星体)的近红外流量密度和γ射线流量密度,获得以下主要结果:1)23个天体中的γ射线流量密度和近红外流量密度在低态时存在较强的相关性而在高态时有弱的相关性.2)在29个天体中,有6个天体只有一个观测数据点,将其认为是高态时,γ射线流量密度与近红外光流量密度之间有弱相关性,而认为是低态时有强相关性.3)29个源的γ射线流量密度与X射线流量密度在低态时有相关性,但是γ射线流量与光学流量密度,γ射线流量与射电流量密度均没有相关性.4)在16个BL Lac天体中γ射线流量与近红外光流量不论在高态还是低态都有相关性,而13个平谱射电类星体没有相关性.讨论了γ噪Blazar天体的γ射线辐射机制,认为γ射线的辐射机制主要是同步自康普顿散射.而逆康普顿散射来自绕中心核且温度约为2000K的尘埃,这些尘埃的区域大约有r=3pc,聚束的相对论电子也可能是这种尘埃模型辐射机制的一个重要补充.平谱射电类星体和BL Lac天体的γ辐射机制可能有些不同. 关键词： Blazar天体 星系γ射线观测辐射机制 非热辐射     

来自γ暴的甚高能γ射线

以膨胀火球模型解释来自γ暴的甚高能γ射线,其中考虑了高能γ射线产生效率,相对论效应以及宇宙背景辐射等因素,计算表明,大于10GeV的γ射线的喷射可能在火球膨胀开始后约10^－5s发生,其到达地面时的通量可达10^－4—10^－6cm^－2.     

γ射线弹和射线防护

 1896年,法国物理学家贝克勒尔发现铀具有放射性,能不断放射出一种肉眼看不见而穿透本领很强的射线。后来,科学家经过研究发现放射线是由3种很强的射线组成的:一种是α射线(氦核),另一种是β射线(电子),还有一种是γ射线(光子)。此后,放射线在包括军事领域在内的多方面得到应用。最近,继第三代核武器中子弹研制成功后,一些军事强国又把目光投向了另一种核武器———γ射线弹,使全世界爱好和平的人们心头蒙上了一层新的核阴影。一、γ射线弹一般来说,核爆炸的杀伤力量由4个因素组成:冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射,其中贯穿辐射主要由强γ射线和中子流组成。     

CMOS器件60Coγ射线、电子和质子电离辐射损伤比较

利用TRIM95蒙特卡罗软件计算了质子在二氧化硅中的质量阻止本领和能量沉积,比较了质子在二氧化硅中的电离阻止本领与核阻止本领,分析了质子在材料的表面吸收剂量与灵敏区实际吸收剂量的关系.利用60Coγ射线、1MeV电子和2-9 MeV质子对CC4007RH和CC4011器件进行辐照实验,比较60Coγ射线和带电粒子的电离辐射损伤情况.实验结果表明,60Coγ射线、1MeV电子和2-7MeV质子辐照损伤效应中,在0V栅压下可以相互等效;在5V栅压下,以60Coγ射线损伤最为严重,1MeV电子的辐射损伤与60Coγ射线差别不大,9MeV以下质子辐射损伤总是小于60Coγ射线,能量越低,损伤越小.     

寻找10TeV能区的γ射线暴

利用西藏羊八井大气簇射实验数据,开展了对10TeV能区γ暴的全天区搜寻. 分析了4亿个簇射事例,找出在给定的时间间隔和给定的小天区内出现的簇射事例团. 采用等天顶角方法来估计背景. 有少量事例团显示了对背景的超出,但它们的显著性还不够高,尚不足以认定为γ暴. 讨论了羊八井二期阵列实验对寻找10TeVγ暴所具有的高灵敏度.     

γ射线暴理论中有争议的两个问题

 γ射线暴是指宇宙射线中的γ射线爆发,属宇宙线天体物理学研究的范畴.它是通过对γ射线爆发所释放出来的巨大能量的研究来认识我们目前的宇宙及天体的演化.     

γ射线爆的研究进展—20世纪天体物理第三次大辩论

γ射线爆的研究已经历了２０余年，无论观测上或者理论上，均已积累了大量的数据和资料，构思了不少想法和模型，然而，１９９１年ＣＯＭＰＴＯＮ ＧＲＯ天文卫星上天以后，一系列的观测结果将这个领域推向空前激动人心的前沿，矛盾十分突出，几乎要求从头重新研究，对γ射线爆的时间特征，能谱性质，辐射区物理，空间分布等方面，进行了分析和讨论，阐述了近年来的研究进展，指出了存在的主要问题以及这个领域研究的重要意义。