中心引擎弱物理与伽马射线暴火球动力学的新联系

我们展示了伽马射线暴（GRB）火球动力学的一个定性新方面：在中子退耦发生且足够显著的火球中，质子分量会发展出显著的弥散。这种效应敏感地依赖于火球中的中子与质子比，随着中子过剩的增加而变得更加显著。简单的物理论证和输运计算表明，质子的洛伦兹因子弥散可以达到火球最终平均洛伦兹因子的量级。我们展示了等离子体不稳定性如何在火球演化中发挥重要作用，以及它们如何最终控制质子分量中这种速度弥散的发展。这些不稳定性在设定/减小质子洛伦兹因子弥散方面的作用，代表了等离子体不稳定性研究的一个新的且可能重要的方向。质子速度的显著弥散意味着达到最高洛伦兹因子的质子数量减少。这相当于降低了使最高能质子达到给定洛伦兹因子所需的总能量。此外，质子分量的弥散可能对GRB的电磁信号和中微子信号产生影响。