摘要
伽玛射线暴(gamma-raybursts，简称伽玛暴或GRBs)是在观测上主要发生在伽玛射线波段的暂现源。根据其持续时间T90的不同，分为短暴(ShortGRB，简称SGRBs，T90＜2s)和长暴(LongGRBs，简称LGRBs，T90＞2s)。一般认为，长暴起源于大质量恒星的塌缩，短暴起源于致密双星并合。无论哪种情况，中心都可能形成一个恒星级质量的黑洞，恒星的包层或并合剩余物质回落形成吸积盘。连接黑洞视界和遥远天体物理负载的大尺度磁场可以提取黑洞的旋转能(Blandford-Znajek，简称BZ机制)，从而产生伽玛暴喷流。中微子主导吸积盘(Neutrino-dominatedAccretionFlow，简称NDAFs)上的中微子湮灭也可以为伽玛暴供能。此外，在黑洞与吸积盘之间也可能存在磁耦合(magneticcoupling，简称MC)过程。闭合的磁力线直接连接中心黑洞和吸积盘。因此，能量和角动量不会被带走，而是在黑洞和吸积盘之间交换。 本文综述了伽玛暴的前身星和黑洞吸积理论近年来的发展，并介绍了本人在攻读博士学位期间的研究成果。本文包括四部分:综述部分(第一章)，工作部分(第二至四章)，问题与展望部分(第五章)。 第一章先简单回顾了伽玛暴的发展历史和伽玛暴的前身星，接着介绍了黑洞吸积理论，描述了伽玛暴的主流中心引擎模型之一——黑洞超吸积系统，最后介绍了黑洞超吸积系统中的外流的研究概况。 第二章中，我们研究了BZ和MC机制共存时磁化中微子主导吸积盘(MagnetizedNDAFs，简称MNDAFs)的结构、光度、MeV中微子和引力波辐射。MC过程可以有效提高吸积盘的中微子光度和中微子湮灭光度。结果表明，两种磁场机制的分配比例的变化，会引起BZ机制与中微子湮灭机制在产生伽玛暴喷流方面的竞争。如果MC机制占主导地位，特别是对于具有高吸积率的吸积盘而言，MNDAFs将比NDAFs产生更高能的MeV中微子，来自各向异性中微子辐射的引力波也将更强。 第三章中，我们利用与超新星(Supernovae，简称SNe)成协的长暴、超长暴(Ultra-LGRBs，简称ULGRBs)的样本，在黑洞超吸积内流-外流模型框架下，研究了LGRBs和ULGRBs的前身星特征，并限制了与超新星成协的伽玛暴的前身星质量和金属丰度。此外，我们还用吸积盘的外流反馈机制解释了超新星iPTF14hls的奇特光变行为。 第四章中，针对致密双星并合的情景，我们检验了黑洞超吸积内流-外流模型对伽玛暴观测数据的解释能力。我们发现当外流率较低～50％时，并合后的超吸积过程不仅可以解释所有短暴，还可以解释大部分长暴。至少从能量需求方面来讲，一些长暴的确可能由致密双星并合产生。此外，富中子的外流可能产生千新星，它们的光度和时标明显依赖于外流的强度。伽玛暴和与它成协的千新星在吸积盘质量和总能量上存在竞争。随着外流的增强，千新星的特征越来越接近超新星，因此我们称这类的新星为准超新星。 最后，我们在第五章中做了简单的总结和展望，列举了目前伽玛暴领域中存在的问题，总结了我们的工作对现有研究的贡献，提出了自己的一些看法，同时展望了未来对伽玛暴和核塌缩型超新星的观测和理论研究重点，以及自己未来工作的研究方向。
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