关于伽马射线暴喷流的横向膨胀

伽马射线暴（GRB）喷流在余辉阶段的动力学对其观测解释以及推断关键物理参数（如其真实能量和事件率）具有重要影响。半解析模型通常预测快速的横向膨胀，其中喷流张角随其半径渐近地呈指数增长。然而，数值模拟显示横向膨胀要温和得多，喷流在很长时间内保留其初始张角的记忆，流动保持非球对称直至变为亚相对论性，此后才逐渐趋近球对称。在此，我们基于一种新推导出的横向膨胀物理方案提出了一种新的解析模型。我们还通过放宽超相对论运动和窄喷流张角的常见近似对该模型进行了推广。我们发现，新的解析模型与数值模拟结果拟合得更好，主要是因为它在 mildly relativistic（ mildly 相对论性）和准球对称区域仍然有效。该模型表明，对于适中的初始喷流半张角 $\theta_0$，当其洛伦兹因子达到 $\Gamma = 1/\theta_0$ 时，外流并非足够超相对论性，因此侧向膨胀相当缓慢，未显示出快速的指数阶段。另一方面，我们发现具有极窄初始半张角（约 $\theta_0 \ll 10^{-1.5}$ 左右）的喷流，若在 $\Gamma = 1/\theta_0$ 时仍足够超相对论性，则确实会表现出快速、指数的横向膨胀阶段。然而，即使是这种呈指数侧向膨胀的喷流，在变为亚相对论性时也并非球对称。