GRB 中具有任意无量纲熵和磁化强度的混合相对论外流光球层辐射

鉴于近期 Fermi 对 GRB 瞬时发射光谱的观测，我们发展了一种混合相对论外流的光球层辐射理论，该外流包含热火球成分（由无量纲熵 $\eta$ 定义）和冷 Poynting 通量成分（由中心引擎处的磁化强度 $\sigma_0$ 定义）。我们考虑了有无光球层下磁耗散两种情形。基于喷流动力学的简化玩具模型，我们开发了两种方法：一种“自下而上”的方法，用于预测给定 $(\eta,\sigma_0)$ 对下的光球层辐射温度（针对非耗散光球层）、光度及其相对亮度；另一种“自上而下”的方法，用于基于观测到的准热光球层辐射特性诊断中心引擎参数（$\eta$ 和 $\sigma_0$）。我们表明，通过在非耗散光球层情景中改变 $\eta$ 和 $\sigma_0$，可以重现具有不同程度光球层热发射的各种观测到的 GRB 瞬时发射光谱。为了重现观测光谱，大多数 GRB 的外流需要在中心引擎处以及光球层处具有显著的 $\sigma$。距中心引擎 $10^{15}$ cm 处（可能的非热发射位点）的 $\sigma$ 值通常也大于 1，因此内部碰撞诱导的磁重联和湍流（ICMART）可能是驱动非热发射的机制。我们将自上而下的方法应用于 GRB 110721A，发现其黑体成分的时间演化行为可以用中心引擎处随时间变化的 $(\eta,\sigma_0)$ 很好地解释，而无需像先前作者提出的那样 invoking 变化的引擎基底尺寸 $r_0$。