使观测到的伽马射线暴瞬时谱与同步辐射相吻合？
高能天体物理现象
2015-05-19 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
伽马射线暴（GRB）瞬时辐射常被解释为内激波中加速的高能电子产生的同步辐射。快同步冷却预言光谱峰值以下的光子指数为 alpha=-3/2。这与观测到的中值 alpha ≈ -1 显著不同。我们量化了逆康普顿和绝热冷却对 alpha 的影响，以了解这些过程能否使观测结果与同步辐射起源相吻合。我们使用一个随时间变化的代码来同时追踪激波动力学和电子能量损失。我们研究了 alpha 对模型参数的依赖关系。当电子在Klein-Nishina区域遭受IC损失时，可以达到 -3/2 到 -1 之间的斜率。这并不一定意味着在Fermi/LAT范围内存在强IC分量，因为散射仅具有中等效率。陡峭的斜率要求耗散能量中有很大一部分（10-30%）给予了一小部分（<~ 1%）的电子，并且磁能密度份额保持很低（<~ 0.1%）。当绝热冷却与辐射冷却相当（边缘快冷却）时，在相对较高的辐射效率（>50%）下可以获得高达 -2/3 的 alpha 值。这要求在较小半径处发生碰撞和/或具有低磁场。修正标准快冷却场景以考虑IC冷却自然会导致 alpha 高达 -1。边缘快冷却也可能解释高达 -2/3 的 alpha，尽管所需的条件更难达到。约20%的GRB显示出斜率 alpha>-2/3 的光谱。本文未研究的其他效应，例如电子分布中的热成分或高能光子产生的对产生，可能会进一步影响 alpha。尽管如此，大多数观测到的GRB瞬时谱可以与同步辐射起源相吻合，这约束了温和相对论性内激波的微观物理。
引用
@article{arxiv.1009.2636,
title = {Reconciling observed GRB prompt spectra with synchrotron radiation ?},
author = {F. Daigne and Z. Bosnjak and Guillaume Dubus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1009.2636},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 10 figures, accepted for publication in A&A (10/10/2010)