磁化中微子主導(dǎo)吸積流的研究及其在伽瑪射線暴中的應(yīng)用.pdf

1、伽瑪射線暴是發(fā)生在宇宙學(xué)距離的短時(shí)標(biāo)的伽瑪射線突然增強(qiáng)并很快消失的暫現(xiàn)天體現(xiàn)象，被認(rèn)為是繼宇宙大爆炸后最劇烈的高能暴發(fā)事件。自1973年伽瑪暴的發(fā)現(xiàn)被正式報(bào)導(dǎo)以來(lái)，在長(zhǎng)達(dá)四十多年的時(shí)間里，它一直是高能天體物理研究的重要對(duì)象之一。
　　幾十年來(lái)人們對(duì)伽瑪暴的認(rèn)識(shí)已經(jīng)取得了很多進(jìn)展：確認(rèn)了伽瑪暴是宇宙學(xué)起源；認(rèn)識(shí)到伽瑪暴總體上分為長(zhǎng)暴和短暴兩類；長(zhǎng)暴極有可能和大質(zhì)量恒星塌縮有關(guān)，而短暴可能和致密星的并合有關(guān)；伽瑪暴的輻射來(lái)自一個(gè)極端相

2、對(duì)論噴流；建立了余輝的火球激波同步輻射模型等等。但還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決，比如：長(zhǎng)短暴的分類是否全面？短暴的前身星都是雙致密星并合嗎？是什么（重子、輕子還是磁能）主導(dǎo)了相對(duì)論噴流的物質(zhì)成分？噴流有結(jié)構(gòu)嗎？瞬時(shí)輻射機(jī)制是什么（同步輻射、同步自康普頓輻射還是外部康普頓散射）？伽瑪暴能做為標(biāo)準(zhǔn)燭光嗎？以上這些內(nèi)容概括起來(lái)，實(shí)際是回答伽瑪暴的前身星是什么，它的巨大的能量來(lái)自哪里，這么大的能量又如何轉(zhuǎn)化為多波段輻射等問(wèn)題。
　　關(guān)于伽瑪暴的能

3、源機(jī)制，或者中心引擎，現(xiàn)在主流的觀點(diǎn)是認(rèn)為伽瑪暴的能量由一個(gè)黑洞高超吸積系統(tǒng)提供。本論文圍繞黑洞高超吸積系統(tǒng)，對(duì)具體的一類噴流驅(qū)動(dòng)機(jī)制——中微子主導(dǎo)吸積流（NDAF）進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　　第一章首先介紹了伽瑪暴研究的觀測(cè)歷史，描述了瞬時(shí)輻射和余輝輻射在光變和能譜等方面的主要特征。接著簡(jiǎn)要描述了伽瑪暴輻射的火球激波理論。然后重點(diǎn)對(duì)前身星和中心引擎的研究進(jìn)行了細(xì)致梳理，其中包括長(zhǎng)暴的塌縮星模型，超新星模型

4、，磁星模型，短暴的雙致密星并合模型，黑洞高超吸積系統(tǒng)供能機(jī)制（包括NDAF模型，Blandford-Znajek機(jī)制等），磁星供能機(jī)制等等。
　　第二章研究了非零力矩內(nèi)邊界條件下的中微子主導(dǎo)吸積盤（nztNDAF）?？紤]到對(duì)于磁化吸積盤傳統(tǒng)NDAF理論零內(nèi)邊緣力矩假設(shè)的不合理性，本工作在修改角動(dòng)量方程的基礎(chǔ)上唯像地考察了NDAF內(nèi)邊緣力矩的影響。發(fā)現(xiàn)在內(nèi)邊緣力矩的作用下，NDAF的中微子湮滅光度有極大提高，解決了NDAF在解釋劇烈

5、GRB樣本時(shí)所面臨的低效率問(wèn)題；同時(shí)NDAF的內(nèi)區(qū)可能變得不穩(wěn)定，可能用來(lái)解釋GRB的瞬時(shí)光變特征。
　　第三章從最小光變時(shí)標(biāo)與噴流洛侖茲因子和各向同性光度之間的反相關(guān)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系出發(fā)，結(jié)合黑洞高超吸積框架下兩類不同的噴流驅(qū)動(dòng)機(jī)制（NDAF模型和Blandford-Znajek機(jī)制）的理論預(yù)言，對(duì)這兩類中心引擎模型加以對(duì)比研究?；谠诘诙掳l(fā)現(xiàn)的內(nèi)邊緣力矩造成的NDAF不穩(wěn)定，該工作把最小光變時(shí)標(biāo)理解成NDAF的粘滯不穩(wěn)定時(shí)標(biāo)，結(jié)果發(fā)

6、現(xiàn)，觀測(cè)上的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系更傾向于支持噴流由Blandford-Znajek機(jī)制驅(qū)動(dòng)。
　　第四章是對(duì)含時(shí)中微子主導(dǎo)吸積盤的數(shù)值模擬，該工作的主要目的之一是更準(zhǔn)確地把握NDAF模型的物理細(xì)節(jié)，以檢驗(yàn)前兩個(gè)工作關(guān)于nztNDAF盤結(jié)構(gòu)、中微子湮滅光度、粘滯不穩(wěn)定時(shí)標(biāo)等重要物理量對(duì)黑洞質(zhì)量、自旋、吸積率等參數(shù)的依賴關(guān)系的正確性。作為該工作的第一步，我們當(dāng)前只考慮URCA冷卻機(jī)制和理想氣體狀態(tài)方程，更細(xì)致的工作還在繼續(xù)進(jìn)行當(dāng)中。
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