On the Influence of Magnetic Turbulence on the Spectra of Gamma-Ray Burst Afterglows

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Gamma-ray bursts (GRBs) are the phenomena of rapid energy release of enormous power associated with the collapse ormerging of stars. As a result of internal processes, populations of nonthermal accelerated particles radiating in a wide energy range are formed in them. A number of observations have shown that photons with energies up to tens of TeV are detected from some GRBs. However, due to the great energy losses of radiating particles, the explanation of this high-energy radiation in terms of standard radiation mechanisms runs into great difficulties. In this paper, based on the model of adiabatic expansion for the GRB afterglow phase, we investigate the influence of magnetic inhomogeneities on the spectra
within the electron and proton synchrotron radiation mechanism by taking into account the Compton scattering of synchrotron photons. We show that the magnetic inhomogeneity effect can increase the
maximum energies of the synchrotron radiation from electrons and protons severalfold without affecting the maximum energies of the Compton photons being produced in the Klein–Nishina regime.

About the authors

Yu. A. Uvarov

Ioffe Physical–Technical Institute, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 194021 Russia

Email: uv@astro.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

A. M. Bykov

Ioffe Physical–Technical Institute, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 194021 Russia

Author for correspondence.
Email: uv@astro.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

References

  1. Агаронян и др. (F. Aharonian, F. Ait Benkhali, J. Aschersleben, H. Ashkar, M. Backes, A. Baktash, V. Barbosa Martins, R. Batzofin, et al.), Astrophys. J. 946, L27 (2023).
  2. Акерман и др. (M. Ackermann, K. Asano, W.B. Atwood, M. Axelsson, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, M.G. Baring, et al.), Astrophys. J. 716, 1178 (2010).
  3. Аптекарь Р.Л., Быков А.М., Голенецкий С.В., Фредерикс Д.Д., Свинкин Д.С., Уланов М.В., Цветкова А.Е., Козлова А.В. и др., Успехи физ. наук 189 785 (2019) [R.L. Aptekar, A.M. Bykov, S.V. Golenetskii, D.D. Frederiks, D.S. Svinkin, M.V. Ulanov, A.E. Tsvetkova, A.V. Kozlova, et al., Physics Uspekhi 62, 739 (2019)].
  4. Бегу и др. (D. Bégué, F. Samuelsson, and A. Pe’er), Astrophys. J. 937, 101 (2022).
  5. Бландфорд, МакКи (R.D. Blandford and C.F. McKee), Phys. Fluid. 19, 1130 (1976).
  6. Блюментал, Голд (G.R. Blumenthal and R.J. Gould), Rev. Modern Phys. 42, 237 (1970).
  7. Быков и др. (A.M. Bykov, G.G. Pavlov, A.V. Artemyev, and Yu.A. Uvarov), MNRAS 421, L67 (2012a).
  8. Быков и др. (A.M. Bykov, N. Gehrels, H. Krawczynski, M. Lemoine, G. Pelletier, and M. Pohl,), Space Sci. Rev. 173, 309 (2012б).
  9. Гизелини и др. (G. Ghisellini, G. Ghirlanda, G. Oganesyan, S. Ascenzi, L. Nava, A. Celotti, O.S. Salafia, M.E. Ravasio, et al.), Astron. Astrophys. 636, A82 (2020).
  10. Гильберт и др. (P.W. Guilbert, A.C. Fabian, and M.J. Rees), MNRAS 205, 593 (1983).
  11. Гинзбург, Сыроватский (V.L. Ginzburg and S.I. Syrovatskii), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 3, 297 (1965).
  12. Гранот и др. (J. Granot, T. Piran, and R. Sari), Astrophys. J. 513, 679 (1999a).
  13. Гранот и др. (J. Granot, T. Piran, and R. Sari), Astrophys. J. 527, 236 (1999b).
  14. Деришев Е.В., Известия высших учебных заведений. Радиофизика 63(11) 958 (2020) [E.V. Derishev, Radiophysics and Quantum Electronics 63, 862 (2021)].
  15. Жанг и др. (B.T. Zhang, K. Murase, K. Ioka, D. Song, C. Yuan, and Péter Mészáros), Astrophys. J. 947, L14 (2023).
  16. Исравель и др. (H. Isravel, A. Pe’er, and D. Bégué), Astrophys. J. 955, 70 (2023).
  17. Клебесадел и др. (R.W. Klebesadel, I.B. Strong, and R.A. Olson), Astrophys. J. 182, L85 (1973).
  18. Коста и др. (E. Costa, F. Frontera, J. Heise, M. Feroci, J. in’t Zand, F. Fiore, M.N. Cinti, D. Dal Fiume, et al.), Nature 387, 783 (1997).
  19. Кулкарни и др. (S.R. Kulkarni, S.G. Djorgovski, A.N. Ramaprakash, R. Goodrich, J.S. Bloom, K.L. Adelberger, T. Kundic, L. Lubin, et al.), Nature 393, 35 (1998).
  20. Мазец Е.П., Голенецкий С.В., Ильинский В.Н., Гурьян Ю.А., Харитонова Т.В., Письма в ЖЭТФ 20, 77 (1974) [E.P. Mazets, S.V. Golenetskii, V.N. Ilinskii, Iu.A. Gurian, and T.V. Kharitonova, ZhETF Pisma Redaktsiiu 20, 77 (1974)].
  21. Мецгер и др. (M.R. Metzger, S.G. Djorgovski, S.R. Kulkarni, C.C. Steidel, K.L. Adelberger, D.A. Frail, E. Costa, and F. Frontera), Nature 387, 878 (1997).
  22. Миган и др. (C.A. Meegan, G.J. Fishman, R.B. Wilson, W.S. Paciesas, G.N. Pendleton, J.M. Horack, M.N. Brock, and C. Kouveliotou), Nature 355, 143 (1992).
  23. Микели, Нава. (D. Miceli and L. Nava), Galaxies 10, 66 (2022).
  24. Нода, Парсонс (K. Noda and R.D. Parsons), Galaxies 10, 7 (2022).
  25. Оганесян и др. (G. Oganesyan, L. Nava, G. Ghirlanda, and A. Celotti), Astrophys. J. 846, 137 (2017).
  26. Парадис и др. (J. van Paradijs, P.J. Groot, T. Galama, C. Kouveliotou, R.G. Strom, J. Telting, R.G.M. Rutten, G.J. Fishman, et al.), Nature 386, 686 (1997).
  27. Сари (R. Sari), Astrophys. J. 489, L37 (1997).
  28. Сари, Есин (R. Sari and A.A. Esin), Astrophys. J. 548, 787 (2001).
  29. Флору и др. (I. Florou, M. Petropoulou, and A. Mastichiadis), MNRAS 505, 1367 (2021).
  30. Фрэйл и др. (D.A. Frail, S.R. Kulkarni, L. Nicastro, M. Feroci, and G.B. Taylor), Nature 389, 261 (1997).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».