近日，我院硕士研究生喻文园与导师吕候军教授课题组的关于磁星回落吸积的研究工作以"Can fallback accretion on magnetar model power the X-ray flares simultaneously observed with gamma-rays of Gamma-ray bursts?"为题发表在期刊《The Astrophysical Journal》上。

理论研究表明，伽马射线暴的瞬时辐射，X射线波段平台以及X射线耀发都被认为是来自内部耗散，并且磁星作为中心引擎的螺旋桨回落吸积模型（propeller-fallback-accretion model）被用来解释上述的观测现象。我们通过在Swift/XRT数据库中系统的搜寻存在以上特征的X射线波段光变曲线，我们找到了7个符合条件且已知红移的伽马暴，并且更有趣的是这7个暴的X射线波段耀发和伽马射线波段子暴是同时观测到的。利用磁星螺旋桨回落吸积模型对这7个暴观测数据进行MCMC模型拟合，以GRB 061202为例（左图）。从拟合的结果中我们发现，GRB 140512A和GRB 180329B的参数可以得到有效的限制，然而其他5个伽马暴的参数或多或少的无法得到很好的限制。另一方面，这个模型需要propeller成分的能量转换效率两倍或者三倍于磁偶极辐射的能量转换效率，甚至更高（右图）。这就会导致重子加载问题，也就是抛出大量物质进入到喷流之中，导致喷流被污染，使得喷流无法被加速到相对论速度。我们的结果表明磁星螺旋桨回落吸积模型可以很好的解释一些伽马暴X射线波段的平台特征。但是当此模型涉及与伽马射线波段辐射和极端相对论喷流相关的重子加载的问题时，它就存在着重大理论缺陷。

左图：磁星螺旋桨回落吸积模型数据拟合，以GRB 061202为例；

右图：螺旋桨能量转换效率和磁偶极辐射能量转换效率之间的关系

论文作者：喻文园（硕士生），吕候军（通讯作者），杨星，兰林，杨哲。

论文链接：https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.04999