使用相对论性动力学代码模拟伽马射线暴余辉

本文介绍了一种用于模拟来自外激波的正向激波余辉辐射的动力学代码，并展示了其若干应用实例。论文探讨的一个有趣研究课题是，瞬时伽马射线暴（GRB）光子与激波加速电子发生康普顿散射所产生的高能辐射。文中还研究了恒星风型介质与恒定密度介质中正向激波辐射的差异，并将麦克斯韦电子注入产生的辐射与纯幂律电子情形进行了比较。该代码通过求解每种粒子物种的相对论性动力学方程，计算辐射区中随时间演化的光子和电子分布。这是首次将同步辐射/吸收、康普顿散射以及正负电子对产生/湮灭的完整相对论性方程应用于正向激波辐射建模。同步自吸收热化机制塑造了电子分布的低能端，该机制也被纳入电子方程中。模拟结果表明，即使考虑到辐射区内的正负电子对产生，瞬时GRB光子的逆康普顿散射仍可产生明亮的TeV辐射分量。这种甚高能辐射在低红移GRB中可能是可观测的。测试模拟还表明，在恒星风型环境中，纯幂律电子分布的低能端可因同步自吸收而发生热化，但对辐射光谱没有可观测的影响。此外，当假设电子注入函数为纯麦克斯韦分布而非幂律分布时，正向激波X射线光变曲线可能出现变平现象。