GRB 221009A中MeV发射线的新型模型

伽马射线暴 (GRB) 长期以来被认为是超高能宇宙射线 (UHECR; 能量 $\gtrsim 10^{18}$ eV) 的潜在来源。本文提出一种生成 GRB 中 MeV 发射线的新型模型，以约束潜在存在于 GRB 喷流中的重核子属性。具体而言，我们发现从不稳定核子的 $\beta$ 衰变和/或喷流中自发重组产生的相对洪能氢类高原子序离子，通过激发电子的去激发可产生窄的 MeV 发射线。该模型能够成功解释目前记录的最亮 GRB 中的 MeV 发射线，所需参数包括洪能因子 $\gamma \sim 820-1700$ 和重核子总质量 $M_{\rm tot} \sim 10^{23} - 10^{26}$ g。特别地，发射线展宽可合理归因于喷流壳的膨胀和核子的热运动，自然导致窄宽度 ($\sigma_{\rm line} / E_{\rm line} \lesssim 0.2$)，与观测一致。此外，我们预测不同 GRB 可在不同频段显示发射线并呈现各种演化行为，这可能通过进一步观测加以验证。最后，我们的模型为 GRB 可能是 UHECR 来源之一提供了间接证据。