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2014(理论)高能天体物理研究进展

宇宙大爆炸后,随着温度的下降,宇宙将发生对称性破缺相变,期间宇宙弦作为一种线性拓扑缺陷而形成。宇宙弦具有超导的性质,因而从超导弦上脱落的弦圈在宇宙背景磁场中的振荡将成为一种自发的“交流发电机”,进而通过磁偶极辐射发出电磁辐射。辐射的能量来自于对弦圈静能量的消耗。俞云伟小组早年提出这种弦圈的电磁爆发在高红移处会表现为伽马射线暴现象,本年度进一步研究了低红移时的弦圈电磁爆发。由于低红移宇宙的星系际介质密度较低,低频电磁波可直接穿透介质而被观测到,其爆发持续观测时间主要决定于介质的散射作用。分析发现,低红移弦圈爆发的能量、电磁频率以及爆发率都与近年观测到的快速射电暴现象高度吻合。因而可利用快速射电暴的观测数据对宇宙弦的关键参数(单位长度的质量)给出限制。

快速射电暴现象近年来广受天文学家的关注。除了宇宙弦爆发方案外,也还有若干可能的方案被提出。其中特别受到关注的是,由于某些伽玛暴暴后可能存在一个大质量的中子星,该中子星的塌缩也可能造成快速射电暴现象。有研究者认为此过程中产生的快速射电暴的色散量几乎完全由星系际介质主导,因而通过对快速射电暴和伽玛暴成协的观测可用来研究星系际介质电离度的宇宙学演化。我们对此问题进行了深入研究,探讨了快速射电暴色散量的多种可能来源,特别是相对论性运动的伽玛暴抛射物和中子星的星风物质。指出在多种情况下,它们对色散量的贡献是不可忽略的,甚至是决定性的。因而当人们在试图开展宇宙学应用研究的时候要特别小心。

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