Strong Scattering Effects in the Emission of Soft Gamma-Ray Bursts

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

When a light beam enters a scattering-dominated medium, the radiation is isotropized. Part of the radiation goes backwards, leading to non-monotonicity in the radiation energy density profile inside this medium. There arises a local maximum at which the energy density at a scattering albedo 1  is severalfold greater than that without scattering at the same extinction. This effect is studied numerically in one-dimensional and two-dimensional simulations. It is demonstrated that a local maximum of the radiation energy density arises in the medium, whose value depends on the optical depth of the region. This effect can manifest itself, for example, when the radiation from a gamma-ray burst (GRB) enters heated regions in the interstellar medium. The presence of scattering in the GRB radiation generation region, near the front of strong shocks, affects the radiation pattern. The structure of such shocks is remarkable for the presence of a preshock preheating tail. Strong scattering in this region leads to the escape of a significant fraction of the radiation sideways and backwards in the shock reference frame, forming additional tails in the angular distribution of GRB radiation after the relativistic transformation to the laboratory frame. This effect is also studied numerically in three-dimensional simulations.

About the authors

T. M. Urvachev

Dukhov Research Institute of Automatics, 127055, Moscow, Russia; National Research Centre "Kurchatov Institute", 123182, Moscow, Russia

Email: urvachevyegor@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

D. S. Shidlovski

Dukhov Research Institute of Automatics, 127055, Moscow, Russia; National Research Centre "Kurchatov Institute", 123182, Moscow, Russia

Email: urvachevyegor@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

S. I. Blinnikov

Dukhov Research Institute of Automatics, 127055, Moscow, Russia; National Research Centre "Kurchatov Institute", 123182, Moscow, Russia

Email: urvachevyegor@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

S. I. Glazyrin

Dukhov Research Institute of Automatics, 127055, Moscow, Russia; National Research Centre "Kurchatov Institute", 123182, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: urvachevyegor@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва

References

  1. Абдо и др. (A.A. Abdo, M. Ackermann, M. Ajello, W.B. Atwood, M. Axelsson, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, et al.), Astrophys. J. 703, 1249 (2009).
  2. Блинников и др., Письма в Астрон. журн. 10, 422 (1984).
  3. Блинников и др. (S.I. Blinnikov, V.S. Imshennik, D.K. Nadezhin, I.D. Novikov, T.V. Perevodchikova, and A.G. Polnarev), Sov. Astron. 34, 595 (1990).
  4. Блинников и др. (S.I. Blinnikov, D.K. Nadyozhin, N.I. Kramarev, and A.V. Yudin), Astron. Rep. 65, 631 (2021).
  5. Блинников и др. (S.I. Blinnikov, A. Yudin, N. Kramarev, and M. Potashov), Particles 5, 198 (2022).
  6. Бозняк и др. (Z. Bosnjak, R. Barniol Duran, and A. Peér), Galaxies 10, 38 (2022).
  7. Бочкарев Н.Г., Письма в Астрон. журн. 13, 1007 (1987).
  8. Брумберг и др. (O. Bromberg, E. Nakar, T. Piran, and R. Sari), Astrophys. J. 740, 100 (2011).
  9. Вайдмарк и др. (A. Widmark, M. Korsmeier, and T. Linden), Phys. Rev. Lett. 130, 161002 (2023).
  10. Варса (J.S. Warsa), Ann. Nucl. Energy 29, 851 (2002).
  11. Ганаполь и др. (B.D. Ganapol, D.E. Kornreich, J.A. Dahl, D.W. Nigg, S.N. Jahshan, and C.A. Wemple), Nucl. Sci. Engineer. 118, 38 (1994).
  12. Ганаполь, Конрайх (B.D. Ganapol and D.E. Kornreich), Transport Theory and Statistic. Phys. 24, 89 (1995).
  13. Гольдштейн и др. (A. Goldstein, P. Veres, E. Burns, M.S. Briggs, R. Hamburg, D. Kocevski, C.A. Wilson-Hodge, et al.), Astrophys. J. Lett. 848, L14 (2017).
  14. Гэррисон и др. (R. Harrison, O. Gottlieb, and E. Nakar), MNRAS 477, 2128 (2018).
  15. Краус (U. Kraus), Am. J. Phys. 68, 56 (2000).
  16. Кэслиуол и др. (M.M. Kasliwal, E. Nakar, L.P. Singer, D.L. Kaplan, D.O. Cook, A. Van Sistine, R.M. Lau, C. Fremling, et al.), Science 358, 1559 (2017).
  17. Лэмб, Кобаяши (G.P. Lamb and S. Kobayashi), MNRAS 478, 733 (2018).
  18. Мандел (I. Mandel), Astrophys. J. Lett. 853, L12 (2018).
  19. Михалас, Михалас (D. Mihalas and B.W. Mihalas), Foundations of radiation hydrodynamics (New York: Oxford Unov. Press., 1984)
  20. Пинкус, Эванс (R. Pincus and K.F. Evans), J. Atmospheric Sci. 66, 3131 (2009).
  21. Портер и др. (T.A. Porter, G. Jóhannesson, and I.V. Moskalenko), Astrophys. J. 846, 67 (2017).
  22. Позаненко А.С. и др., Письма в Астрон. журн. 45, 768 (2019) [A.S. Pozanenko, et al., Astron. Lett. 45, 710 (2019)].
  23. Минаев, Позаненко (P.Y. Minaev and A.S. Pozanenko), MNRAS 492, 1919 (2020).
  24. Постнов К.А., Шакура Н.И., Письма в Астрон. журн. 13, 300 (1987).
  25. Прохаска и др. (J.X. Prochaska et al.), Astrophys. J. 666, 267 (2007).
  26. Ривера-Палео, Гузман (F.J. Rivera-Paleo and F.S. Guzman), MNRAS 479, 2796 (2018).
  27. Рыбицкий (G.B. Rybicki), J. Quantitat. Spectroscopy and Radiat. Transfer 11(6), 827 (1971).
  28. Рыбицкий, Лайтман (G.B. Rybicki and A.P. Lightman), Radiative processes in astrophysics (Wiley-VCH, 1985).
  29. Салафия, Гирланда (O.S. Salafia and G. Ghirlanda), Galaxies 10, 93 (2022).
  30. Тибальдо и др. (L. Tibaldo, D. Gaggero, and P. Martin), Universe 7, 141 (2021).
  31. Толстов и др. (A. Tolstov, S. Blinnikov, Sh. Nagataki, and K. Nomoto), Astrophys. J. 811, 47 (2015).
  32. Томинага и др. (N. Tominaga, S. Shibata, and S.I. Blinnikov), Astrophys. J. Suppl. Ser. 219, 38 (2015).
  33. Уильямс (M. Williams), J. Phys. A Math. General 40, 6407 (2007).
  34. Уитни и др. (B.A. Whitney, T.P. Robitaille, J.E. Bjorkman, R. Dong, M.J. Wolff, K. Wood, and J. Hono), Astrophys. J. Suppl. Ser. 207, 30 (2013).
  35. Урвачев и др. (E. Urvachev, D. Shidlovski, N. Tominaga, S. Glazyrin, and S.I. Blinnikov), Astrophys. J. Suppl. Ser. 256, 8 (2021).
  36. Финстад и др. (D. Finstad, S. De, D.A. Brown, E. Berger, and Ch.M. Biwer), Astrophys. J. Lett. 860, L2 (2018).
  37. Хейс, Норман (J.C. Hayes and M.L. Norman), Astrophys. J. Suppl. Ser. 147, 197 (2003).
  38. Чандрасекар (S. Chandrasekhar), Proceed. Nation. Acad. Sci. 44(9), 933 (1958).
  39. Чандрасекар (S. Chandrasekhar), Radiative transfer (Courier Corporation, 1960).
  40. Эббот и др. (B.P. Abbott, R. Abbott, T.D. Abbott, F. Acernese, K. Ackley, C. Adams, T. Adams, P. Addesso, et al.) Astrophys. J. Lett. 848, L13 (2017).
  41. Эванс (K.F. Evans), J. Atmospheric Sci. 55, 429 (1998).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».