Swift时代伽马暴的观测及研究进展.PDFVIP

维普资讯 第 26卷 第 1期 天 文 学 进 展 Vo1．26． No．1 2008年 3月 PROGRESSIN ASTRONOMY Mar．，2008 文章编号；1000—8349(2008)01—0041—21 Swift时代伽马暴的观测及研究进展 董云明 ，一，陆 琰 2 (1．四川师范大学 物理与电子工程学院，成都610066；2．中国科学院 紫金山天文台，南京210008) 摘要；Swift卫星从 2004年 11月20日升空开始运转到现在已有 2年多时间。到 目前为止，它—共 观测到了200多个伽马暴及其余辉现象。由于 Swift观测到了早期 x射线余辉、短暴余辉和高红 移伽马暴等新的重要现象，伽马暴研究进入了新的时代。该文首先对伽马暴的研究历史做简短回 顾，然后简要介绍伽马暴的物理图像和 sw 卫星的构成及特点，最后全面评述 Swift的观测成就 及由此引起的理论挑战 关 键 词 ：天体物理学；伽马暴；Swift卫星；余辉 中图分类号：P172．3 文献标识码：A 1 研究历史 伽马暴 (Gamma-RayBurst，GRB)是一种短时标的高能伽马射线爆发现象，具有高能、 强爆发和瞬时等特征，是 自宇宙大爆炸以来人们所能观测到的宇宙中的最强烈的恒星级爆 发现象 [1l。该现象在20世纪60年代首次被美国的ve1a卫星在监测前苏联核试验时偶然 观测到，并在 1973年被Klebesadel等人 [】公布在美国 ((天体物理杂志快讯》上。随后，该 现象被美国的IMP一6卫星和前苏联的GG8一wind太空船上的仪器 Konus所证实 L314J。很多 其他的探测器 (PVO、HEA01、HEAO3、SMM、ICE、GINGA)之后都探测到了伽马 暴现象 引【。 天体物理的研究和突破与新型的探测仪器的使用紧密相关。按照伽马暴观测卫星的不 同，伽马暴研究可以分为4个阶段，这 4个阶段对应于伽马暴理论研究的不同发展时代。 第一阶段是从伽马暴的发现到 1991年康普顿卫星 (CGRO)上天以前。这段时间观测到的伽 马暴事例较少，理论上倾向于伽马暴起源于银河系内中子星的模型，坚持宇宙学起源的理 收稿 日期：2007—05—05{修回日期：2007—06—28 基金项目：国家自然科学基金资助项目；四川省教育厅资助科研项目；中国科学院王宽诚博士后工作奖 励基金资助；江苏省博士后科研资助计划项 目 维普资讯 42 天 文 学 进 展 26卷 论学家很少 [6-8j。该时期伽马暴的研究没有大的进展和突破，可以称为伽马暴研究上的 “黑 暗时期 ”9[J。 第二阶段是从康普顿卫星 (CGRO)上天到意大利 一荷兰的BeppoSAX卫星上天发现余辉 之前，时间为 1991—1997年，该阶段伽马暴的研究集中在瞬时辐射阶段，是伽马暴研究的 “黎 明时期”。该时期天文学家取得了一些反映伽马暴物理本质的结果，例如：伽马暴的能谱为非 热分段幂律连续谱，可用Band函数拟合 [10,11]；伽马暴按照持续时间可以分为长暴和短暴， 长暴和短暴性质有很多不同 [12-21]；伽马暴在空间分布均匀而径向分布不均匀，表明伽马暴 不可能是起源于银河系的源，而极有可能是起源于宇宙学距离上 2[2-281；提出了火球 内外激 波模型，为伽马暴的标准模型奠定了基础，并且预言了余辉的存在。 第三阶段是从余辉发现到Swift卫星上天之前，时间为 1997--2004年 11月之后。该阶段 伽马暴研究进入了余辉研究时期和伽马暴理论快速发展时期。该阶段完成了伽马暴的标准余 辉理论模型以及后标准效应，同时还推断出伽马暴具有喷流结构，开始了伽马暴宇宙学的相 关研究等 2[9831。该时期伽马暴理论取得巨大成功，外激波的同步辐射模型很好地