X線・TeVガンマ線残光の同時説明によるガンマ線バーストのジェット構造の解明

通过同时解释X射线和TeV伽马射线余辉来阐明伽马射线爆发的喷流结构

• 批准号: 22KJ2643
• 负责人: 佐藤 優理
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2643/
• 关键词: ガンマ線バースト; TeV ガンマ線; 相対論的ジェット

ガンマ線バースト(GRB)の残光とは、数日から数年にわたり、電波からガンマ線までの多波長の電磁波が観測される現象である。残光の標準モデルは、中心エンジンから放出された相対論的(ローレンツ因子は 100 以上)なジェットが放出され、周辺媒質との衝突により生じる衝撃波で加速された電子からのシンクロトロン放射と考えられている。残光の標準モデルでは、ジェットの先端の物理量は一様であると仮定されている(以下、「一様モデル」)。 近年になってから、チェレンコフ望遠鏡 MAGIC, H.E.S.S., LHAASO等によって、GRBからの超高エネルギーガンマ線(TeV ガンマ線) 放射が伴うイベントが5つ(GRB 180720B, 190114C, 190829A, 201216C, 221009A)報告された。しかし、TeV ガンマ線残光放射は、シンクロトロン放射では説明が難しく、高エネルギー電子が低エネルギーの光子を叩き上げる逆コンプトン散乱が有力視されているが、 その放射機構は未解明である。本年度では、ジェットのローレンツ因子と開き角が異なる2つの一様モデルの重ね合わせである二成分ジェットモデルを用いて、TeV ガンマ線放射を伴うイベントの観測結果を説明可能か調べた。その結果、これまでに報告されたすべてのイベントの多波長残光を説明可能であることを示した。TeV ガンマ線放射については、高エネルギー電子の放つシンクロトロン光子を同位置・同種の電子が逆コンプトン散乱を行う過程のシンクロトロン自己コンプトンのみで、説明可能であることを明らかにした。さらに、TeV ガンマ線放射のためには、ローレンツ因子が小さいジェットの存在が重要であることを示した。

伽马射线爆发（GRB）的余辉是在数天至数年的时间内观测到从无线电波到伽马射线的多种波长的电磁波的现象。余辉的标准模型是从中央发动机发射出相对论射流（洛伦兹因子为 100 或更高），它被认为是由与周围介质碰撞产生的冲击波加速的电子的同步辐射。 。在余辉标准模型中，假设射流尖端处的物理量是均匀的（以下简称“均匀模型”）。 近年来，切伦科夫望远镜MAGIC、H.E.S.S.、LHAASO等先后报道了5个伴随伽马射线暴发射超高能伽马射线（TeV伽马射线）的事件（GRB 180720B、190114C、190829A、201216C、221009A）。然而，TeV伽马射线余辉辐射很难用同步加速器辐射来解释，而逆康普顿散射（高能电子击落低能光子）被认为是最可能的原因，但发射机制仍不清楚。今年，我们研究了是否有可能使用双分量射流模型来解释伴随 TeV 伽马射线发射的事件的观测结果，该模型是具有不同射流洛伦兹因子和孔径角的两个均匀模型的叠加。结果表明，迄今为止报道的所有事件的多波长余辉都是可以解释的。研究表明，TeV伽马射线辐射只能用同步加速器自康普顿来解释，同步加速器自康普顿是高能电子发射的同步加速器光子被相同位置和类型的电子发生逆康普顿散射的过程。此外，我们还表明，洛伦兹因子较小的射流的存在对于 TeV 伽马射线发射很重要。

项目成果

二成分ジェットモデルにおける超高エネルギーガンマ線バーストの残光放射の考察

双分量射流模型中超高能伽马射线暴余辉辐射的考虑

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 優理;大林 花織;Bing Theodre Zhang;田中 周太;村瀬 孔大;大平 豊;山崎 了
• 通讯作者: 山崎 了

Two-component jet model for multiwavelength afterglow emission of the extremely energetic burst GRB 221009A

高能爆发 GRB 221009A 多波长余辉发射的双组分射流模型

• DOI: 10.1093/mnrasl/slad038
• 发表时间: 2023
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters
• 作者: Sato, Yuri;Murase, Kohta;Ohira, Yutaka;Yamazaki, Ryo
• 通讯作者: Yamazaki, Ryo

Synchrotron Self-Compton Emission in the Two-Component Jet Model for Gamma-Ray Bursts

• DOI: 10.1016/j.jheap.2022.12.004
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of High Energy Astrophysics
• 影响因子: 3.8
• 作者: Yuri Sato;K. Obayashi;B. Zhang;S. Tanaka;K. Murase;Y. Ohira;R. Yamazaki

超高エネルギーガンマ線バースト GRB 190829A の多波長残光の理論的解釈

超高能伽马射线暴GRB 190829A多波长余辉的理论解释

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 優理;大林 花織;山崎 了;村瀬 孔大;大平 豊;田中 周太
• 通讯作者: 田中 周太

On Theoretical Interpretation of Broad-band Afterglows of A Very-high-energy GRB 190829A

甚高能GRB 190829A宽带余辉的理论解释

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuri Sato;Kaori Obayashi;Ryo Yamazaki;Kohta Murase;Yutaka Ohira;and Shuta J. Tanaka
• 通讯作者: and Shuta J. Tanaka