天文学家在神秘的伽马射线爆发中定位光子的起源

伽马射线爆炸的例证。NASA / D.Berry.

来自Riken集群的科学家用于开拓性研究和合作者使用模拟来表明长伽马射线爆发的光子 - 在宇宙中发生的最精力充沛的事件之一 - 源于Photosphere - “相对论射流“通过爆炸星星发出。

伽马射线爆发是宇宙中最强大的电磁现象，只需一秒钟左右的能量就会释放，因为太阳将释放整个寿命。虽然他们于1967年被发现，但这种巨大的能量释放的机制仍然是神秘的。几十年的研究终于揭示了长期爆发 - 从大规模恒星死亡期间突出的爆发类型 - 源自突出的物质喷射。然而，完全如何从喷气机中产生伽马射线仍然在今天的谜团中蒙蔽。

目前在自然通信发表的研究开始，从一个叫做Yonetoku关系的发现开始，最初由其中一位作者制作的。GRBS的光谱峰值能量和峰值光度之间的这种关系是迄今为止在GRB排放的性质中发现的最紧密相关性。因此，迄今为止提供最佳诊断，以解释排放机制，以及对任何伽马射线突发的模型最严格的测试。顺便提及，这种关系也意味着长伽马射线爆发可以用作测量距离的“标准蜡烛”，允许我们进一步进入过去的过去，而不是今天的1A超新星，这通常比爆发多得多。这将使能够深入了解宇宙的历史，并可以让我们在暗物质和黑暗能量等奥秘中洞察。

使用计算机模拟在多个超级计算机上进行，包括日本的国家天文天文台，riken的Hokusai和yukawa理论物理研究所的Cray XC40，集团专注于所谓的“拍摄性排放”模型，其中之一GRBS发射机制的主要模型。该模型假设地球上可见的光子从相对论射流的Photosphere发出。当喷射膨胀时，光子变得更容易从中逃逸，因为可用于散射光的物体较少。因此，“临界密度” - 光子可以使光子向下移动到最初处于更高和更高密度的材料中的位置。

为了测试模型的有效性，该团队列出了以考虑到相对论喷射器和辐射转移的全球动态的方式测试它。通过使用三维相对论的流体动力学模拟和辐射转移计算的组合来评估来自大规模恒星包络的相对论喷射的光学射线排放，它们至少能够确定长GRBS的情况 - 与此类相关的类型倒塌的大规模明星 - 模型工作。他们的模拟表明，yonetoku关系可以作为喷射恒星相互作用的自然后果再现。“对我们来说，”Hirotaka Ito为开拓性研究的集群表示，“这强烈建议拍摄的射击发射是GRBS的排放机制。”

他继续，“虽然我们澄清了光子的起源，但仍然有关于相对论射流本身如何由坍塌的星星产生的谜团。我们的计算应提供有价值的见解，以研究这些强大的事件的产生背后的基本机制。“

出版物：Hirotaka Ito等，等，“Yonetoku在伽马射线爆发的拍摄起源”，“自然通信（2019）Doi：10.1038 / s41467-019-09281-z