相对论性准直外流的光球层发射理论

相对论性外流以喷流形式在许多天体物理物体中常见。由于其本质，喷流具有角度依赖的速度分布，$\Gamma = \Gamma(r, \theta, \phi)$，其中$\Gamma$是外流洛伦兹因子。在这项工作中，我们考虑了来自具有各种洛伦兹因子分布的非耗散喷流的光球层发射，近似形式为$\Gamma \approx \Gamma_0/[(\theta/\theta_j)^p + 1]$，其中$\theta_j$是特征喷流张角。在准直喷流中，观测到的光谱依赖于观测角$\theta_v$。我们表明，对于窄喷流（$\theta_j \Gamma_0 \lesssim {\rm few}$），获得的低能光子指数为$\alpha \approx -1$ ($dN/dE \propto E^\alpha$)，与观测角无关，且弱依赖于洛伦兹因子梯度($p$)。对于在$\theta_v \approx \theta_j$处观测的更宽喷流，得到类似结果。这个结果与伽马射线暴中看到的平均低能光子指数惊人地相似。对于在$\theta_v \ll \theta_j$处观测的宽喷流（$\theta_j \Gamma_0 \gtrsim {\rm few}$），得到多色黑体谱。我们讨论了这一理论对我们理解伽马射线暴瞬时发射的影响。