伽马射线暴余辉中的非线性粒子加速与热粒子

伽马射线暴（GRB）余辉的标准模型将加速电子群体视为简单的幂律，$N(E) \propto E^{-p}$ 对于 $p \gtrsim 2$。然而，在标准费米激波加速中，被扫过粒子中有相当一部分根本不进入加速过程。此外，若加速是高效的，则加速粒子对激波结构的非线性反作用会修改粒子谱非热尾部的形状。对标准同步辐射余辉的这两处修正会影响余辉的光度、能谱和时间变化。为检验包含热粒子和非线性粒子加速对余辉发射的影响，我们遵循余辉喷流的水动力学模型，并在演化过程中多处模拟加速。当包含热粒子时，我们发现电子群体在任何时刻都不能很好地用单一幂律拟合，尽管最高能电子可以；若加速高效，则幂律区域更小。我们的模型预测了X射线能段的硬-软-硬谱演化，以及解耦的X射线与光学光变曲线。此外，我们表明包含热粒子的发射对光学和GeV能段的观测通量有剧烈影响（分别达100和30倍）。这种GeV发射的增强使得未来 $\gamma$ 射线天文台（如CTA）极有可能探测到余辉。