双中子星并合在光学和近红外的偏轴观测效应

发布时间：2020-08-06 08:24

【摘要】：伽玛射线暴是一种来自宇宙空间能量极高的短时标伽玛射线突然爆发现象,根据伽玛射线暴的持续时标T90将伽玛射线暴分为长暴和短暴。一般认为,长暴的前身星为大质量恒星塌缩,短暴前身星为致密星并合。其中,短伽玛射线暴的常见的前身星模型是双中子星并合的模型,而双中子星并合也会产生引力波,引力波GW170817和GRB 170817A的发现是人类首次直接探测到由双中子星并合产生的引力波及其伴随的电磁信号,正式开启了多信使引力波天文学时代。本论文介绍了伽玛暴的观测背景,以及双中子星并合产生的不同的物质成分包括极端相对论性喷流、激波冲出的物质、茧状物、潮汐抛射物、粘滞和中微子驱动风与周围星系介质相互作用产生的电磁辐射。我们用数值分析在不同观测角度下光学和近红外辐射。辐射流量很大程度上取决于观测角的大小、外部环境介质密度、抛射物的动能和速度。在光度距离200兆秒差距情况下,无论是正轴还是偏轴观测,极端相对论性喷流的光学和近红外辐射是最强的。在观测角度较大的情况下,中等相对论的激波冲出物质的辐射占主导。我们同样把千新星与极端相对论性喷流,激波冲出物质,茧状物在近红外波段进行比较。正轴与偏轴的光学辐射也可以被现有运行和即将运行的望远镜ASAS-SN、iPTF、Pan-STARRS、LSST所探测到。GRB 170817A是人类首次探测到来自于双中子星并合产生的引力波的电磁对应体,并伴有千新星AT 2017gfo。GRB 130603B/千新星和GRB 170817A/AT 2017gfo具有潜在联系,GRB 170817A的余辉光度很低并且持续时间很长意味着GRB 170817A环境密度较低。我们将来自于一组双中子星合并近邻低光度的短暴GRB 070923、GRB 080121、GRB 090417A、GRB 111005A的光学对应体和AT 2017gfo进行比较。并证明来自双中子星并合的千新星有不同的光度具有多样性。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.6;P142.84
【图文】：

光变曲线,瞬时辐射,光变曲线

伽玛射线暴（Ｇａｍｍａ邋Ｒａｙ邋Ｂｕｒｓｔ，缩写ＧＲＢ），简称伽玛暴，是一种来自逡逑宇宙空间的短时标伽玛射线突然爆发现象，持续时间在０．１－１０００秒，辐射主逡逑要集中在０．１－１００邋ＭｅＶ的能段（见图１．１）。这也是自宇宙大爆发以来人类观测逡逑到的最剧烈的恒星级爆发现象。伽玛暴是目前天文学中最活跃的研究领域逡逑之一，从１９９７年至今多次被美国《科学》杂志评为年度十大科技进展之列。逡逑２０１７年８月１７日，美国激光干涉引力波天文台（ＬＩＧＯ）与欧洲室女座干涉仪引逡逑力波天文台（Ｖｉｒｇｏ）首次发现双中子星并合引力波事件ＧＷ１７０８１７并同时捕捉逡逑到其电磁对应体ＧＲＢ邋１７０８１７Ａ，此次发现也标志着人类历史上第一次使用引力逡逑波天文台和其它望远镜同时观测到了同一个天体物理事件，开启了期待己久逡逑的多信使天文学的新窗口。对伽玛暴的观测研究主要在早期伽玛暴的瞬时辐逡逑射和后期的多波段余辉观测。根据伽玛射线暴的持续时标（时间累积流量占逡逑总流量比例在百分之五到百分之九十五之间的持续时间）把伽玛暴分为两类见逡逑图（１．２）．？持续时标；Ｔ９Ｑ大于２秒的称为长暴，持续时标Ｔ９Ｑ小于２秒的称为短逡逑暴。目前通常认为短暴是来自双致密星（中子星一中子星，中子星一黑洞）的逡逑合并，而长暴来自大质量恒星的塌缩。由于伽玛暴是产生于宇宙尺度的一种高逡逑能的短暂爆发现象

卫星,领域,余辉

测仪器之一，观测能段在２０ｋｅｖ－２Ｍｅｖ，共四个能道，主要是用来触发伽玛暴。逡逑在１９９１－２０００年期间，ＣＧＲＯ／ＢＡＴＳＥ探测到２７０４颗伽玛暴，它们在天球上的逡逑分布是各向同性的（见图１．４）说明伽玛暴不是银河系内起源而是宇宙学起逡逑源［７３］。逡逑１．１．３逦ＢｅｐｐｏＳＡＸ邋时代逡逑ＢｅｐｐｏＳＡＸ邋（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ邋ｐｅｒ邋ＡｓｔｒｏｎｏｍｉａＸ）是意大利和荷兰联合研制，于邋１９９６逡逑年４月３０日发射的第一颗Ｘ射线卫星，主要装备有宽视场相机（能段２－２８Ｋｅｖ），逡逑伽玛暴监视器（ＣＲＢＭ，能段６０－６００Ｋｅｖ）和多个仪器组成的窄视场Ｘ射线仪逡逑（ＮＦＩ）。该卫星比之前的伽玛暴探测器精度更高，定位更准确，由此给伽玛暴逡逑的余辉观测和研宄带来了巨大的突破。逡逑ｌ．ＢｅｐｐｏＳＡＸ卫星在伽玛暴研究中第一次发现了Ｘ射线余辉辐射，此暴逡逑为ＧＲＢ９７0２２８［１５］［１０８］［３６］，在暴发八小时后，发现Ｘ射线余辉辐射流量以幂逡逑

银道坐标系,探测器,卫星

逡逑图１．３：邋Ｖｅｌａ卫星开启了伽玛暴的研宄领域。摘自ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｌｏｇｂｕｓ．ｃｏｍ逡逑／ａｐｏｄ－ｌｏｇｓ／１０５７７２９０．ｈｔｍｌ。逡逑１．１．２逦ＢＡＴＳＥ邋时代逡逑ＢＡＴＳＥ邋（Ｂｕｒｓｔ邋ａｎｄ邋Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ邋Ｓｏｕｒｃｅ邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）是康普顿天文台四个观逡逑测仪器之一，观测能段在２０ｋｅｖ－２Ｍｅｖ，共四个能道，主要是用来触发伽玛暴。逡逑在１９９１－２０００年期间，ＣＧＲＯ／ＢＡＴＳＥ探测到２７０４颗伽玛暴，它们在天球上的逡逑分布是各向同性的（见图１．４）说明伽玛暴不是银河系内起源而是宇宙学起逡逑源［７３］。逡逑１．１．３逦ＢｅｐｐｏＳＡＸ邋时代逡逑ＢｅｐｐｏＳＡＸ邋（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ邋ｐｅｒ邋ＡｓｔｒｏｎｏｍｉａＸ）是意大利和荷兰联合研制，于邋１９９６逡逑年４月３０日发射的第一颗Ｘ射线卫星，主要装备有宽视场相机（能段２－２８Ｋｅｖ），逡逑伽玛暴监视器（ＣＲＢＭ，能段６０－６００Ｋｅｖ）和多个仪器组成的窄视场Ｘ射线仪逡逑（ＮＦＩ）。该卫星比之前的伽玛暴探测器精度更高，定位更准确，由此给伽玛暴逡逑的余辉观测和研宄带来了巨大的突破。逡逑ｌ．ＢｅｐｐｏＳＡＸ卫星在伽玛暴研究中第一次发现了Ｘ射线余辉辐射，此暴逡逑为ＧＲＢ９７0２２８［１５］［１０８］［３６］

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