近日，我院博士生田晓和导师吕候军教授合作，在GRB 250221A的多波段余辉物理机制研究方面取得重要进展，研究成果以“Short-duration GRB 250221A Afterglow Driven by Two-component Jets from the Merger of a Compact Star”为题被国际权威期刊《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal，nature index期刊）接收发表。

GRB 250221A是一个短暴，红移为z=0.768，持续时间约为1.8秒，在Swift/BAT和Konus-Wind波段均未探测到延展辐射。在爆发后约0.6天，其光学和X射线余辉中观测到显著的再增亮特征，但未发现与之对应的超新星或千新星信号。该暴的持续时间、谱硬度、在Amati关系中的位置、ε参数、f_eff参数以及宿主星系偏移等多种观测性质，均支持其起源于致密双星并合系统。然而，若采用喷流能量注入模型解释晚期再增亮，则需要一个较高的环境密度（n∼80 cm⁻³），这与致密天体并合的典型环境不一致。为解决这一问题，本文提出采用双成分喷流模型对GRB 250221A的多波段余辉进行统一解释。在该模型中，一个高度相对论性的窄喷流主导早期的瞬时辐射及余辉衰减阶段，而一个速度较低、半张角更大的宽喷流在晚期逐渐占主导，从而自然产生约0.6天的再增亮结构。数值拟合结果表明，该模型能够很好地同时解释X射线、光学及射电波段的观测数据，可以得到较低的环境介质密度（n∼0.72 cm⁻³），虽略高于典型短暴并合环境，但仍处于合理范围内。此外，本文还计算了该事件可能伴随的千新星辐射，结果表明其亮度远低于观测光学数据约两个量级，说明再增亮现象不可能由千新星贡献主导。综上，GRB 250221A的多波段观测特征可以由双成分喷流模型在致密天体并合情景下得到自洽解释。

 

图1. 长、短GRB的宿主星系物理偏移（左）与恒星形成率分布（右）对比。

图2. 双成分喷流模型对GRB 250221A多波段余辉光变曲线的拟合结果（左）及短GRB环境介质密度分布（右）。

 

图3. 双成分喷流模型的MCMC拟合结果的参数后验分布角图。

 

论文作者：田晓（博士生），吕候军（唯一通讯），刘小璇，董小飞，任佳，张文龙，梁恩维

论文链接： https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae469e