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云南天文臺伽瑪射線暴X射線能譜的發(fā)射線探測研究獲進展
2020年09月04日 15:30:15
來源：云南天文臺 點擊量：4558
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。伽瑪暴通常被認為是銀河系外的輻射，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(fā)射線探測始于上世紀(jì)末，盡管極少數(shù)伽瑪射線暴的觀測結(jié)果顯示有X射線輻射中存在發(fā)射線，但由于觀測信噪比不高，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。伽瑪暴通常被認為是銀河系外的輻射，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(fā)射線探測始于上世紀(jì)末，盡管極少數(shù)伽瑪射線暴的觀測結(jié)果顯示有X射線輻射中存在發(fā)射線，但由于觀測信噪比不高，發(fā)射線的確定存在難度，發(fā)射線的顯著性至今存在爭議。
中國科學(xué)院云南天文臺博士劉杰英和研究員毛基榮認為，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)射線強度，對發(fā)射線探測的顯著性產(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行能量的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致發(fā)射線的強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)射線強度和譜型隨時間演化情況。
研究發(fā)現(xiàn)，不同電子溫度和密度對發(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，發(fā)射線的強度在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。
該研究對當(dāng)前我國和上正在研制的高能衛(wèi)星進行伽瑪射線暴X射線能譜的發(fā)射線探測具有科學(xué)意義，對高能衛(wèi)星X射線探測的儀器研發(fā)具有促進作用。研究工作得到國家自然科學(xué)基金青年基金項目、面上項目以及云南省人才計劃的資助。
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