论文摘要
伽玛暴是人类至今观测到的最强烈的爆发事件。伽玛暴光变曲线非常复杂,往往包含许多叠合的脉冲。这些脉冲是构成伽玛暴光变曲线的基本单元,其时变特征反映着伽玛暴的基本物理过程。本人研究了伽玛暴脉冲的时变特征,并探讨它们对伽玛暴辐射理论模型的限制。本文首先综述了伽玛暴的重要观测和理论研究进展,然后详细介绍了本人的研究工作。长延迟宽脉冲的伽玛暴普遍被认为是低光度暴,其是否是一个特殊的暴类至今仍是一个谜。它们简单的结构可能反映的是比较简单的物理过程。我们研究了这类暴的时变特征及其跟能量的关联性,其主要结果如下:（1）发现脉冲在高能段变窄并变得更加对称;脉冲峰值时间、宽度、上升时标和下降时标对光子能量都具有显著的幂律依赖关系,但是这些幂律指数在不同暴间的分布很弥散,表明不同的暴脉冲时变特征对能量的依赖行为是不相同的;（2）发现脉冲的峰值时间在低能段移向较晚的时刻,呈现显著的谱延迟;我们计算了三种谱延迟:峰值延迟(Υpeak)、互相关函数（CCF）延迟(ΥCCF)和质心延迟(Υcen),并且发现它们之间是相关的,但Υcen系统性地比Υpeak和ΥCCF的值要大,而ΥCCF和Υpeak的相关性要比其它两对量之间的相关性强,表明不同的延迟测量可能反映脉冲不同方面的演化特征,ΥCCF可能主要是由于脉冲峰值的移动导致,而Υcen则主要描述脉冲辐射时标的延展;另外,相对于同一个低能段的谱延迟随着对应高能段能量的增加而增加,但到较高的能段时谱延迟对能量的依赖性变弱;（3）以上各个量之间的相互关系（除了宽度-能量关系）都是我们首次研究发现,基于这些结果和前人的研究成果,我们认为能量依赖的伽玛暴脉冲时变特征可能是由动力学过程和曲率效应共同作用导致,而脉冲谱延迟可能主要由动力学过程主导,脉冲宽度可能主要由曲率效应主导;（4）GRB 980425和GRB 060218是两个已证认的低红移、低光度暴,我们发现其时变特征跟其它长延迟宽脉冲暴非常相似,表明这两个暴可能与普通的长延迟宽脉冲暴有类似的辐射物理。伽玛暴的脉冲宽度跟能量之间的依赖关系已经被广泛地研究,并发现其幂律指数约为-0.4。这一关系是否可以延伸到X射线能段的辐射?这是一个令人感兴趣的问题。GRB 060124从X射线到伽玛射线能段的辐射同时被Swift卫星探测到,并且其脉冲形态能在很宽的能段内被识别。以此暴为例,我们研究其X射线到伽玛射线能段辐射的时变特征,发现脉冲在高能段变窄,X射线和伽玛射线都遵循同样的宽度一能量依赖关系,并且脉冲上升宽度与下降宽度的比值不随能量演化,其值与在典型伽玛暴中得到的值是一致的。这些结果表明X射线与伽玛射线辐射的能谱行为是一致的,可能具有同样的物理机制。