RIKEN 研究人员开发的新数学模型可以解释在强烈伽马射线爆发 (GRB) 的一些余辉中存在异常高能的伽马射线。 这一发现可能有助于阐明 GRB 的起源。
GRB是由猛烈事件产生的壮观的能量爆发，例如大质量恒星的爆炸性死亡或两颗中子星的碰撞。 GRB 还会将物质和能量射流射入围绕恒星的物质中，冲击质子和电子等粒子并导致它们发射辐射。 发射的光子，范围从无线电波到伽马射线，可以作为 GRB 余辉从地球上检测到。
绝大多数 GRB 余辉观测可以用当前的理论来解释，这不足为奇：如果它们与现实不符，它们就不会是当前的理论。 但最近两次伽马暴的余辉产生了能量异常高的伽马射线，使这些理论受到了质疑。 RIKEN 跨学科理论和数学科学项目 (iTHEMS) 的唐纳德·沃伦说：“这两次爆发令人惊讶的是，我们以前从未探测到如此高能的光子。”
为了解释不寻常的伽马射线，研究人员比较了两种余辉理论模型。 第一个是基于传统理论，表明受激电子之间的能量分布遵循一条相当简单的曲线，称为幂律分布。 在这种情况下，大多数电子的能量相对较小，只有少数电子具有最高能量。 不过，保持透视感很重要。 “即使是这里的低能电子也将成为太阳系能量之王，”沃伦评论道。
他们的第二个模型在混合物中添加了一些所谓的热电子。 它们具有不同的能量分布，这类似于热气体中的分子分配能量的方式。
“由于这两个模型预测了某些能量下不同数量的电子，因此它们预测了不同的光子发射，”沃伦说。
第二个模型具有更多的能量恰到好处的电子，以产生在两个高能GRB的余辉中看到的高能伽马射线。 “论文中最重要的结论是，热电子显着提高了在最高光子能量下的发射，”沃伦说。
这意味着第二个模型可能更好地描述这些 GRB 余辉。 “下一步是使用这个新模型来估计一些 GRB 的参数，以确保它至少与当前模型一样适合观测，”沃伦说。 这最终可以帮助天文学家完善他们关于 GRB 本身如何发生的理论。
该研究发表在《天体物理学杂志》上。
