辐射前沿扫过伽马射线暴周围介质

伽马射线暴 (GRBs) 由强大宇宙爆炸的相对论喷流发射。其光度曲线表明，γ 射线发射发生在喷流膨胀的早期阶段，尚未在周围介质中减速。若是如此，所启动的γ 射线前沿必须超过喷流并向外扫过周围介质。结果在喷流与沿前沿行进的介质之间形成一个空隙。实际上，喷流在直径 R_{gap}=10^{16}E_{54}^{1/2} cm 处处于一个空洞中，直到到达该位置，空洞被关闭，形成冲击波并收集被前沿扫过的介质。随后，冲击波的发展受到前沿的强烈影响：前沿在介质被加载 e+- 电子-正电子对并被预加速的前沿起到前驱作用。它在 R < R_{load}=5R_{gap} 处（即早期后glow）影响喷流的发射。一个壮观的观测效应随之而来：GRB 后glow 应从 optical/UV 开始，并快速演化（< 分钟）至正常的 X 射线后glow。对 GRB 990123 的早期 optical 发射可被这种方式解释。若周围介质来自来自强大 GRB 原型星的风，前沿的影响尤为强烈。在这种情况下，预测了三个现象：(1) 喷流在 R<R_{load} 处减速，产生大量软辐射。(2) 软辐射光度曲线在 t_{peak}=40(1+z)E_{54}^{1/2}(Gamma_{ej}/100)^{-2} s 处达到峰值，其中 Gamma_{ej} 为喷流的洛伦兹因子。给定测量的红移 z 和 t_{peak}，可求得 Gamma_{ej}。(3) GRB 在 5 - 50 MeV 处获得一个谱线中断，因为较硬的光子被风中散射的辐射吸收。