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云南天文臺(tái)伽瑪射線暴X射線能譜的發(fā)射線探測(cè)研究獲進(jìn)展
2020年09月04日 15:30:15
來源：云南天文臺(tái) 點(diǎn)擊量：4593
伽瑪射線暴是宇宙中劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，高能伽瑪射線輻射過后的X射線、光學(xué)、射電等波段的余輝輻射研究，是確定爆發(fā)前身星和星周環(huán)境基本物理性質(zhì)的關(guān)鍵。伽瑪暴通常被認(rèn)為是銀河系外的輻射，而余輝的X射線線特征探測(cè)，是確認(rèn)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(fā)射線探測(cè)始于上世紀(jì)末，盡管極少數(shù)伽瑪射線暴的觀測(cè)結(jié)果顯示有X射線輻射中存在發(fā)射線，但由于觀測(cè)信噪比不高，發(fā)射線的確定存在難度，發(fā)射線
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】伽瑪射線暴是宇宙中劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，高能伽瑪射線輻射過后的X射線、光學(xué)、射電等波段的余輝輻射研究，是確定爆發(fā)前身星和星周環(huán)境基本物理性質(zhì)的關(guān)鍵。伽瑪暴通常被認(rèn)為是銀河系外的輻射，而余輝的X射線線特征探測(cè)，是確認(rèn)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(fā)射線探測(cè)始于上世紀(jì)末，盡管極少數(shù)伽瑪射線暴的觀測(cè)結(jié)果顯示有X射線輻射中存在發(fā)射線，但由于觀測(cè)信噪比不高，發(fā)射線的確定存在難度，發(fā)射線的顯著性至今存在爭(zhēng)議。
中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)博士劉杰英和研究員毛基榮認(rèn)為，康普頓軟化效應(yīng)較大的削弱伽瑪射線暴X射線輻射中的發(fā)射線強(qiáng)度，對(duì)發(fā)射線探測(cè)的顯著性產(chǎn)生重要影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)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(jìn)行能量的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致發(fā)射線的強(qiáng)度和譜型以及等離子體溫度發(fā)生改變。當(dāng)光子經(jīng)過低溫等離子體環(huán)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(huì)損失能量，從而輻射譜減弱，這就是康普頓軟化過程。該研究中，研究人員以鐵發(fā)射線為例，計(jì)算該發(fā)射線經(jīng)過伽瑪射線暴周圍低溫等離子體、在康普頓軟化作用下的發(fā)射線強(qiáng)度和譜型隨時(shí)間演化情況。
研究發(fā)現(xiàn)，不同電子溫度和密度對(duì)發(fā)射線演化有重要影響。當(dāng)發(fā)射線經(jīng)過溫度為1 keV且密度大于1012cm-3的等離子體時(shí)，發(fā)射線的強(qiáng)度在100秒之后顯著減弱。經(jīng)過有效的電子散射之后，發(fā)射線輪廓逐漸偏離初始的高斯譜型，終與周圍等離子體處于熱平衡，演化為黑體輻射譜。
該研究對(duì)當(dāng)前我國(guó)和上正在研制的高能衛(wèi)星進(jìn)行伽瑪射線暴X射線能譜的發(fā)射線探測(cè)具有科學(xué)意義，對(duì)高能衛(wèi)星X射線探測(cè)的儀器研發(fā)具有促進(jìn)作用。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目、面上項(xiàng)目以及云南省人才計(jì)劃的資助。
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