球面几何中内激波的数值模拟：流体动力学与瞬时辐射

在用于解释伽马射线暴（GRB）瞬时辐射的模型中，内激波模型是主要模型之一。其最基本的要素是超相对论性外流中两个不同洛伦兹因子的冷壳层之间的碰撞，这形成了一对激波前沿，在其后方加速电子。在该模型中，GRB瞬时辐射的关键特征，如双折幂律谱形，自然地来自两个激波前沿的光学薄同步辐射。我们基于平面几何中的完整流体动力学解析推导，研究了内激波模型作为瞬时辐射的机制，并将该方法通过流体动力学模拟扩展到球面几何。我们使用动网格相对论流体动力学代码 \texttt{GAMMA} 来研究两个具有相等动能（和功率）的超相对论性冷壳层的碰撞。利用内置的激波探测功能，我们计算了激波后方加速进入幂律能量分布的相对论电子所产生的相应同步辐射，处于快速冷却区。碰撞后的第一个动力学时间内，球面效应导致激波强度随半径减小。在脉冲的上升阶段，观测到的峰值频率下降速度快于其他模型的预期，且峰值通量即使在中等短脉冲下也趋于饱和。这可能是由我们模型中壳层的非常锐利的边缘造成的，而更平滑的边缘可能会缓解这种效应。我们的模型将峰值频率的演化追溯到源活动的时间尺度。