伽玛暴高能谱延迟与伽玛暴宇宙学

论文摘要

本文首先对伽玛射线暴及其余辉近50年来的观测特征与理论研究现状作简要概述,然后介绍关于伽玛暴高能谱延迟与伽玛暴宇宙学的工作。谱延迟特征指不同能量的光子到达观测者的时间差,是伽玛暴瞬时辐射阶段最普遍的观测特征之一,研究其物理起源对于理解伽玛暴的辐射物理至关重要。在第一个工作中,我们详细地研究了伽玛暴喷流辐射在具有高能截断幂率谱型下的谱延迟行为,发现对于高能截断幂律（Cutoff Power-law,简称CPL）辐射谱其谱延迟随着光子的能量单调递增,而后在某一能量处趋于饱和,这种谱延迟行为与Band截断谱（Band+cutoff,简称Bandcut）情形类似。有趣的是,Bandcut辐射谱可以产生由正延迟向负延迟转变的高能谱延迟行为,与Fermi卫星观测到GRB 160625B的高能谱延迟行为极其类似。我们也详细地研究了高能谱延迟行为与伽玛暴喷流辐射谱型及其谱演化行为之间的关系（以Bandcut谱为例）。另外,GRB 160625B的瞬时辐射也呈现Bandcut,基于我们得到的理论研究结果可以自然地解释其高能谱延迟行为。类似于Ia型超新星（简称SNe Ia）,伽玛暴及其余辉的光变以及能谱的观测量呈现一些相关性（即光度关系）,某些光度关系的内秉弥散很小,可以准确地标定伽玛暴的光度/能量,并作为距离指示器测量高红移宇宙。在第二个工作中,我们联合最新的Pantheon超新星观测数据,并基于贝叶斯统计学原理和Markov Chain Monte Carlo（简称MCMC）多维抽样技术同时拟合宇宙学参数和标定光度关系。我们采用的统计方法可以在任意宇宙学参数下标定光度关系,并最终得到最佳的标准烛光关系,因此能有效地缓解伽玛暴宇宙学中的“逻辑循环”问题。MCMC样本统计分析结果表明,Lγ,iso(Ep,z,Γ0)关系（简称LΓ）在标准宇宙学模型下被很好地标定,尽管内秉弥散比较大。另外,我们也在不同的宇宙学模型下标定一个新的经验关系,即Lγ,iso(Ep,z,tp,z)关系（简称LT）,其最佳标定结果也在标准宇宙学模型下得到。我们进一步应用标定的LΓ和LT关系限制不同宇宙学模型参数,MCMC样本统计结果在1σ置信水平下与标准宇宙学模型一致。另外,高红移伽玛暴数据的加入能够有效地改善伽玛暴数据对宇宙学参数的限制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 伽玛射线暴及其余辉研究现状
•   1.1 伽玛暴及其余辉的观测特征
•     1.1.1 瞬时辐射
•       1.1.1.1 时域特征
•       1.1.1.2 谱域特征
•       1.1.1.3 偏振探测
•     1.1.2 多波段余辉
•       1.1.2.1 X射线余辉
•       1.1.2.2 光学余辉
•       1.1.2.3 射电余辉
•   1.2 伽玛暴及其余辉的理论研究
•     1.2.1 前身星
•     1.2.2 中心引擎
•     1.2.3 伽玛暴及其余辉的物理模型
•       1.2.3.1 标准火球模型
•       1.2.3.2 内激波与ICMART模型
•       1.2.3.3 外激波模型
• 第二章 伽玛暴高能谱延迟的研究
•   2.1 谱演化和谱延迟特征
•   2.2 动力学模型
•   2.3 高能谱延迟行为
•   2.4 高能谱延迟行为与谱型、谱演化的关系
•   2.5 应用:GRB160625B的高能谱延迟行为
•   2.6 小结与讨论
• (p,iso-E_p,z-Γ₀关系的标定及其宇宙学应用'>第三章 L₍p,iso-E_p,z-Γ₀关系的标定及其宇宙学应用
•   3.1 伽玛暴宇宙学
•     3.1.1 伽玛暴光度关系
•     3.1.2 标定光度关系
•     3.1.3 限制宇宙学参数
•   3.2 数据收集和样本选取
•     3.2.1 伽玛暴数据
•     3.2.2 Ia型超新星数据
•   3.3 伽玛暴数据分析
•   3.4 标定光度关系
•     3.4.1 贝叶斯方法
•     3.4.2 MCMC抽样方法
•     3.4.3 测量光度距离
•     3.4.4 MCMC样本统计结果
•   3.5 宇宙学应用
• M-Ω_Λ'>    3.5.1 限制Ω_M-Ω_Λ
•     3.5.2 限制暗能量及其演化
•     3.5.3 限制Cardassian模型
•   3.6 小结与讨论
• 第四章 总结和展望
•   4.1 工作总结
•   4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间作者发表论文情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杜绅仕

导师: 梁恩维,陆睿静

关键词: 伽玛射线暴,型超新星,谱延迟,宇宙学,统计

来源: 广西大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 广西大学

分类号: P172.3

DOI: 10.27034/d.cnki.ggxiu.2019.000237

总页数: 90

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