电子加速对伽马射线暴高能辐射的影响

在最近的工作中，我们提出费米卫星从伽马射线暴探测到的能量>100 MeV的光子是通过外部正向激波中的同步辐射产生的，该激波具有弱磁场——与激波压缩的上游磁场（几十微高斯）一致。在此，我们研究电子是否可以被加速到足以在此特定场景中辐射能量高达约10 GeV的同步辐射光子的能量。我们使用两种方法进行此研究：(i) 我们检查这些电子是否可以被限制在激波前沿；(ii) 我们计算它们在加速过程中的辐射损失。我们发现，只要上游磁场大于约10微高斯，这些电子就能被限制在激波前沿，并且不会遭受显著的辐射损失，唯一需要的条件是外部反向激波辐射不能太亮：为了产生100 MeV的光子，峰值通量小于1 Jy；为了产生1 GeV的光子，峰值通量小于约100 mJy。我们还发现，辐射100 MeV电子的加速时间约为几秒（在观测者参考系中），而辐射几GeV电子的加速时间稍长。这可以解释费米卫星报告的长暴触发后最初几秒内缺乏>100 MeV光子的现象，以及GeV和100 MeV能量光子之间的轻微延迟。我们在此场景中模拟了外部正向激波光变曲线的起始，发现它与GRB080916C及类似暴的100 MeV光变曲线中观测到的急剧上升一致。