磁重联产生的GRB光变曲线性质

伽马射线暴(GRB)外流中驱动其极明亮瞬时 $\gamma$ 射线辐射的能量耗散机制仍不确定。主要候选机制是内激波与磁重联。尽管内激波的辐射已被广泛研究，但磁重联的辐射仍鲜有定量预测。我们研究磁重联产生的预期瞬时GRB辐射，并将其时间和光谱性质与观测比较。与内激波的主要区别在于，对于磁重联，预期在喷流整体框架中存在洛伦兹因子 $\Gamma'\gtrsim\;$ 几的相对论性整体运动。我们考虑在超相对论性（ $\Gamma\gg1$ ）薄球壳重联层内，发光物质沿两个反平行方向（例如重联磁力线方向）的此类运动。喷流框架中辐射的相对论性束流效应极大影响了光变曲线。对于半径 $R_0<R<R_0+\Delta{}R$ （ $\Gamma=\rm{const}$ ）处的辐射，观测脉冲宽度为 $\Delta{}T\sim(R_0/2c\Gamma^2)\max(1/\Gamma',\,\Delta{}R/R_0)$，即比喷流框架中各向同性辐射至多短 $\sim\Gamma'$ 倍。我们考虑两种可能的磁重联模式：具有连续等离子体流入和流出重联层的准稳态，以及产生相对论性等离子团的相对论性湍流中的偶发重联。这两种模式均能解释许多观测到的瞬时GRB性质：变异性、脉冲不对称性、末端的极速下降，以及或为硬到软（ $\Gamma'\lesssim2$ ）或为强度追踪（ $\Gamma'>2$ ）的脉冲演化。然而，相对论性湍流模式更可能与瞬时亚MeV辐射相关，并且还能自然解释峰值光度——峰值频率相关性。