恒星风产生的相对论性激波爆发的 Monte Carlo 模拟

我们展示了在光子匮乏机制下相对论性辐射调制激波（RRMS）的 Monte Carlo 模拟，在稳态假设下结合了以逃逸分数 $f_{\rm esc}$ 为特征的上游区域光子逃逸。这些模拟针对激波 Lorentz 因子 $\Gamma_u = 2$、$3.5$、$6$、$10$ 和 $15$ 进行，适用于诸如恒星风等缓慢下降密度分布中的 RRMS 爆发。我们发现剧烈的电子对产生充当恒温器，将下游温度调节至 $\sim 100$-$200~{\rm keV}$，在很大程度上与 $f_{\rm esc}$ 无关。子激波形成并随 $f_{\rm esc}$ 的增加而增强。逃逸光谱在激波参考系中峰值位于 $E_p \approx 300$-$600~{\rm keV}$，并偏离 Wien 分布，表现出由自由-自由发射导致的低能变平（$f_\nu \propto \nu^{0}$）以及由子激波加热电子对产生的逆 Compton 散射导致的高能延伸。虽然早期的解析模型在 $\Gamma_u = 2$ 时能很好地再现速度结构，但在更高的 Lorentz 因子下，特别是当 $f_{\rm esc} \gtrsim$ 几 $\%$ 时，它显著高估了激波宽度。基于这一发现，我们提供了 $\Gamma_u \gtrsim 6$ 时恒星风环境中爆发可观测量的更新预测。值得注意的是，相对论性爆发的持续时间在很大程度上对爆炸能量和抛射物质量不敏感，通常比解析预测高出几个数量级，并且对于产生 $\Gamma_{bo} \sim 6$ 的剧烈爆炸，能够产生持续 $\sim$300 s、辐射能量为 $\sim 10^{50}$ erg 的 MeV 光子爆发。我们还讨论了建模假设的局限性及其对预测爆发可观测量的影响。