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                      雲南天文台伽瑪射線暴X射線能譜的發射線探測研究獲進展
                      2020-09-02  |  作者:  |  【  】 【打印】 【關閉

                        伽瑪射線暴是宇宙中最爲劇烈的爆發現象,高能伽瑪射線輻射過後的X射線、光學、射電等波段的余輝輻射研究,是確定爆發前身星和星周環境基本物理性質的關鍵。伽瑪暴通常被認爲是銀河系外的輻射,而余輝的X射線線特征探測,是確認伽瑪射線暴紅移(即距離)的重要手段。伽瑪射線暴X射線能譜的發射線探測始于上世紀末,盡管極少數伽瑪射線暴的觀測結果顯示有X射線輻射中存在發射線,但由于觀測信噪比不高,發射線的確定存在難度,發射線的顯著性至今仍存在爭議。 

                        針對此問題,中國科學院雲南天文台劉傑英博士和毛基榮研究員分析認爲,康普頓軟化效應極大地削弱了伽瑪射線暴X射線輻射中的發射線強度,對發射線探測的顯著性産生重要影響。該研究成果近日發表在天文學期刊《天體物理學雜志》(The Astrophysical Journal)上。 

                         等離子體和光子之間通過康普頓散射過程進行能量的轉移,會導致發射線的強度和譜型以及等離子體溫度發生改變。當光子經過低溫等離子體環境,由于光子的平均能量大于電子熱能,在與電子的散射過程中,光子就會損失能量,從而輻射譜減弱,這就是康普頓軟化過程。在該項工作中,作者以鐵發射线为例,计算了该發射线经过伽瑪射線暴周圍低溫等離子體,在康普顿软化作用下的發射线强度和谱型随时间演化情况。 

                        他们研究发现,不同电子温度和密度对發射线演化有重要影响。当發射线经过温度为1 keV且密度大于1012cm-3的等离子体时,發射线的强度在100秒之后就显著减弱。经过有效的电子散射之后,發射线轮廓逐渐偏离了初始的高斯谱型,最终与周围等离子体处于热平衡,而演化为黑体辐射谱。 

                        该项研究对当前我国和国际上正在研制的高能卫星进行伽瑪射線暴X射线能谱的發射线探测具有重要的科学意义,对高能卫星X射線探測的儀器研發也具有重要的促進作用。 

                         該研究得到國家自然基金青年和面上項目以及雲南省人才計劃的資助。 

                         論文鏈接

                      图1:铁發射线经过温度为1 keV,密度为2×1012cm-3cm的等離子體的時間演化結果

                       
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