来自致密双星并合的 GeV 辐射

2021 年 12 月 11 日，Neil Gehrels Swift 天文台观测到一次高能 $\rm \gamma$ 射线暴（GRB），GRB 211211A。尽管其持续时间长，通常与大质量恒星坍缩产生的暴相关联，但光学-红外千新星和伽马射线前兆期间的准周期振荡的发现，指向了致密天体双星并合的起源。对这一邻近（$\sim$ 10 亿光年）暴的全面理解，将极大地影响我们对 GRB 前身星以及致密双星并合中导致电磁辐射的物理过程的认识。在此，我们报告了在暴后 $10^3$ 秒开始，由 Fermi/LAT 观测到的高能 $\rm \gamma$ 射线（HE；E$>0.1$ GeV）中一个显著的（$\rm >5 \sigma$）类似瞬变源的辐射。在经历了一个持续约 $\sim 2\times 10^4$ 秒、通量大致恒定（$\rm \sim 5\times 10^{-10}\ erg\ s^{-1}\ cm^{-2}$）的初始阶段后，通量开始下降并很快无法探测到。在如此晚的时间观测到的多波段余辉辐射，通常与相对论性激波产生的同步辐射吻合良好，该激波由 GRB 喷流在星际介质中减速而产生。然而，我们对包含公开和专门多波段观测的丰富数据集进行的详细建模表明，GRB 211211A 的 GeV 辐射超出了此情景的预期。我们探讨了 GeV 超出是长寿命、低功率喷流与外部光子源相互作用产生的逆康普顿辐射的可能性。我们发现，千新星辐射可以为双中子星并合中的 GeV 辐射提供必要的种子光子。