相对论性爆发中的光球下激波

本文研究不透明相对论性外流中的内激波机制，特别是宇宙学伽马射线暴。激波产生中微子发射并影响从爆发观测到的光球辐射。它们由内部压缩波发展而来，并且根据外流的成分不同可为不同类型：(1) “光子气”中的激波，等离子体惯性可忽略，具有由无力条件——等离子体静止系中辐射通量为零——决定的独特结构。辐射对等离子体惯性的主导抑制了由集体电磁场介导的无碰撞激波的形成。(2) 如果外流充分磁化，则会发展出强的无碰撞亚激波，其嵌入在较厚的辐射介导结构中。(3) 具有自由中子成分的外流中的波通过核碰撞导致耗散。在大的光学深度下，激波厚度与中子自由程相当，其中嵌入辐射介导和无碰撞亚激波。本文还展示了充满光子的磁化外流的第一性原理模拟，证明了激波的形成及其结构。简单估计表明，磁化光球下激波是高效的光子产生者，并对观测到的光球辐射有巨大影响。随着外流向外膨胀至其光球，激波结构发生变化。耗散伴随着强烈的 $e^\pm$ 对产生，且 $e^\pm$ 包裹的激波将光球携带至半径上两个数量级，发射出强非热辐射脉冲。