高相对论性喷流中同步自康普顿过程的伽马射线暴余辉偏振

在一些明亮伽马射线暴（gamma-ray bursts, GRBs）的瞬时辐射阶段和余辉中均观测到了线偏振。瞬时阶段的偏振跨度范围宽，可能高达 $\gtrsim 50\%$。然而在余辉阶段，通常低于 $10\%$。根据标准火球模型，GRBs由从中心引擎喷出的高相对论性喷流中的同步辐射和康普顿散射过程产生。普遍认为瞬时辐射发生于内激波，即不同速度壳层相互碰撞时，且喷流从中心引擎带来的磁场可大尺度有序。另一方面，余辉常假设发生于外激波，即喷流与星际介质碰撞时，激波通过例如Weibel不稳定性产生的磁场可能是随机的。本文计算了高相对论性喷流中同步自康普顿（synchrotron self-Compton）过程的偏振性质，其中磁场在激波平面内随机分布。我们还考虑了在随机磁场分量上叠加垂直于激波平面的均匀磁场分量的广义情形。我们表明，若种子电子在喷流系中各向同性，则偏振几乎不可能大于 $10\%$。这或可解释GRB余辉阶段观测到的偏振上限。此外，若随机与均匀磁场分量以不同速率随时间衰减，则偏振角可能在时间演化过程中改变 $90^{\circ}$。