伽马射线暴的动力学和余辉辐射. I. 恒定密度介质

直接的多维数值模拟是计算伽马射线暴中相对论性喷流的流体动力学和观测特征最可靠的方法。我们提出了一个伽马射线暴外流在余辉阶段的二维相对论流体动力学模拟，该模拟使用了五阶加权本质无振荡格式和自适应网格细化。初始时，喷流的洛伦兹因子为20。我们追踪了其长达150年的演化。利用流体动力学数据，我们基于标准余辉模型计算了同步辐射，并将我们的结果与先前的解析工作进行了比较。我们发现相对论性伽马射线暴喷流的侧向膨胀是一个非常缓慢的过程，先前的解析工作高估了其速率。在我们计算的光变曲线中，观察到一个非常尖锐的喷流拐折，且拐折后的光变曲线比解析预测的更陡。我们发现伽马射线暴余辉光变曲线中的喷流拐折主要是由观测到喷流边缘时缺失的通量引起的。外流在Blandford-McKee阶段结束时变为非相对论性。但它仍然高度非球形，并且需要相当长的时间才能演变为球对称的Sedov-von Neumann-Taylor爆震波。我们发现晚期的余辉随时间变得越来越平坦。但我们不同意普遍认为的由于向Sedov-von Neumann-Taylor解过渡而导致光变曲线突然变平的观点。我们还发现，在非常晚的时刻（约1000天），由于反向喷流的辐射，光变曲线中出现了一个隆起。我们推测，这种反向喷流隆起可能已经在GRB 980703中被观测到。