利用 Swift 数据约束伽马射线暴的中心引擎类型

伽马射线暴 (GRBs) 的中心引擎约束甚少。存在两个主要候选者：快速旋转的黑洞与快速自转的磁星。此外，X 射线平台被普遍接受为外激波中的能量注入。本文中，我们系统分析了 101 个具有平台阶段且红移已知（2017 年 5 月前）的 GRB 的 \emph{Swift}/XRT 光变曲线。由于磁星存在最大能量预算（$\sim2\times10^{52}$ erg）而黑洞没有，这为识别 GRB 中心引擎类型提供了良好线索。我们计算了各个 GRB 的等向动能 $E_{\rm K,iso}$ 与等向 X 射线能量释放 $E_{\rm X,iso}$。我们根据中心引擎为黑洞的可能性将样本分为三类：'Gold'（101 个中 9 个， $E_{\rm X,iso}$ 与 $E_{\rm K,iso}$ 均超出能量预算）、'Silver'（101 个中 69 个，$E_{\rm X,iso}$ 低于极限但 $E_{\rm K,iso}$ 大于极限）、'Bronze'（101 个中 23 个，能量未超过极限）。我们随后用 Blandford Znajek 机制推导并检验了黑洞参数，发现黑洞候选（'Gold'+'Silver'）样本的观测与黑洞模型的预期一致。此外，我们也用磁星模型检验了磁星候选（'Bronze'）样本，发现磁星表面磁场 ($B_{p}$) 与初始自转周期 ($P_{0}$) 与磁星模型的预期一致。我们的分析表明，若磁星风为各向同性，则所分析 GRB 中 20% 可能具有磁星中心引擎。对大多数 GRB 而言，黑洞最可能起作用。