相对论喷流的伽马射线辐射作为超临界过程

类似于核反应堆中的超临界性可发生于高能天体物理天体中，产生一系列显著效应。例如，它可能导致超相对论质子云的能量以辐射形式爆发式释放。更确切地说，超临界性应负责极高能相对论流体（如伽马射线暴中的超相对论激波和活动星系核（AGN）中的喷流）的能量耗散。在此情形下，光子增殖过程起主导作用。这是一种转换器机制，高能光子与正负电子对通过电子对产生和逆康普顿散射相互转化。在满足某些条件（应在强 AGN 中满足）下，光子增殖机制变为超临界：高能光子呈指数增殖，直至其对流体的反馈改变其速度分布。随后系统进入自调节的近临界稳态。对粒子传播和相互作用进行详细处理的蒙特卡洛模拟表明，洛伦兹因子 $\Gamma \sim 20$ 的喷流可辐射掉其总能量的高达一半，而对于 $\Gamma=40$，辐射效率可达 80%。喷流的外层减速至中等洛伦兹因子 2-4，而喷流核心的最终洛伦兹因子在 10-20 范围内，独立于初始 $\Gamma$。这种在辐射冲击下的急剧减速必然导致一系列有趣现象，如内部激波的形成和湍流的早期生成。