结构化相对论性喷流的演化与 GRB 后glow 光曲线

我们对相对论性准柱状流在与周围介质相互作用过程的数值水动力学建模进行了研究，并计算了从冲击流体的同步辐射产生的光曲线。通过假设轴对称并对流动的径向剖面进行积分，将水动力方程化简为一维，从而大幅降低了计算时间。我们展示了针对多种不同的初始喷流结构（包括若干种不同的幂律和高斯轮廓）的计算结果，这些结构分别描述了能量每单位固体角度 $\epsilon$ 以及沿喷流对称轴的 Lorentz 因子 $\Gamma$ 相对于角度的依赖关系。我们的计算参数选取基于对 gamma 射线暴及其观测后glow 光曲线的现有认识。将不同喷流轮廓的光曲线与 GRB 后glow 观测进行比较，可对喷流结构提出约束。我们发现的一个主要结果是：对于光滑的喷流轮廓，在喷流演化过程中，合作系中的横向流体速度 ($v_t$) 以及侧向膨胀速度通常远小于声速 ($c_s$)；当 $\Gamma$ 沿喷流轴接近几个数量级时，$v_t$ 趋近于 $c_s$（对于能量 $\epsilon$ 的大角度梯度，$v_t\sim c_s$ 而 $\Gamma$ 仍然较大）。这一结果表明，只要喷流轴上的 $\Gamma$ 大于几个数量级，相对论性结构化喷流的动力学可以 reasonably 用一个简单的解析模型来描述，其中 $\epsilon$ 独立于时间。