云南天文臺伽瑪射線暴X射線能譜發射線探測研究獲進展

　　伽瑪射線暴是宇宙中劇烈的爆發現象，高能伽瑪射線輻射過后的X射線、光學、射電等波段的余輝輻射研究，是確定爆發前身星和星周環境基本物理性質的關鍵。伽瑪暴通常被認為是銀河系外的輻射，而余輝的X射線線特征探測，是確認伽瑪射線暴紅移（即距離）的重要手段。伽瑪射線暴X射線能譜的發射線探測始于上世紀末，盡管極少數伽瑪射線暴的觀測結果顯示有X射線輻射中存在發射線，但由于觀測信噪比不高，發射線的確定存在難度，發射線的顯著性至今存在爭議。

　　中國科學院云南天文臺博士劉杰英和研究員毛基榮認為，康普頓軟化效應較大的削弱伽瑪射線暴X射線輻射中的發射線強度，對發射線探測的顯著性產生重要影響。相關研究成果發表在《天體物理學雜志》（The Astrophysical Journal）上。

　　等離子體和光子之間通過康普頓散射過程進行能量的轉移，導致發射線的強度和譜型以及等離子體溫度發生改變。當光子經過低溫等離子體環境，由于光子的平均能量大于電子熱能，在與電子的散射過程中，光子就會損失能量，從而輻射譜減弱，這就是康普頓軟化過程。該研究中，研究人員以鐵發射線為例，計算該發射線經過伽瑪射線暴周圍低溫等離子體、在康普頓軟化作用下的發射線強度和譜型隨時間演化情況。

　　研究發現，不同電子溫度和密度對發射線演化有重要影響。當發射線經過溫度為1 keV且密度大于1012cm-3的等離子體時，發射線的強度在100秒之后顯著減弱。經過有效的電子散射之后，發射線輪廓逐漸偏離初始的高斯譜型，最終與周圍等離子體處于熱平衡，演化為黑體輻射譜。

　　該研究對當前我國和國際上正在研制的高能衛星進行伽瑪射線暴X射線能譜的發射線探測具有科學意義，對高能衛星X射線探測的儀器研發具有促進作用。研究工作得到國家自然科學基金青年基金項目、面上項目以及云南省人才計劃的資助。

鐵發射線經過溫度為1 keV，密度為2×1012cm-3cm的等離子體的時間演化結果