伽马射线暴是宇宙中最为剧烈和明亮的短时标爆发现象。伽马暴的辐射主要包含两部分，即瞬时伽马射线辐射和多波段余辉辐射。一般认为，瞬时辐射来自极端相对论性喷流内激波，而多波段余辉起源于喷流与外部介质碰撞的外激波过程。随着 Swift 卫星X 射线望远镜不断积累的伽马暴 X 射线余辉数据，人们发现相当一部分余辉光变中存在一个平台结构。在对平台起源问题的研究中，能量注入模型被广泛认为是主流模型之一。现代天文学正处于多信使新时代，对于平台结构的研究也应着眼于运用多信使手段，实现其起源机制的限制。

在伽马暴的框架下，除了前身星（大质量恒星坍缩或致密天体合并）和中心黑洞超吸积是具备探测可能的强引力波源之外，相对论喷流本身也被认为是一个潜在的、可探测的源。如果 X 射线余辉光变中的平台结构是由来自中心引擎的额外能量注入喷流所引起，那喷流产生的引力波也有可能会被注入的能量调制，甚至可能被印记。我们重点研究与 X 射线余辉光变平台相关的能量注入引发的引力波辐射（如图1所示）。研究发现，由于能量注入，引力波信号的波形中会出现了一个上升的斜坡结构；但又因非集束效应和时间延迟效应，斜坡结构出现的时间远远落后于能量注入的时间。另外，我们还发现引力信号处于一个低频范围，~10^-4-10^-6 Hz，是所有运行、在建或计划中的引力波探测设备的“空白”频率区间；非常邻近宇宙中伽马暴的初始加速阶段和能量注入过程叠加对应的引力波记忆效应在更低频段有可能会干扰随机引力波背景的探测。

论文以“Low-frequency gravitational wave memory from gamma-ray burst afterglows with energy injection”为题，已被ApJ接受发表。论文第一作者为天文学系博士研究生黄保全，通讯作者为刘彤教授，合作者包括薛力副教授和博士研究生齐艳青。

论文链接：https://arxiv.org/abs/2301.12590

图1： 能量注入下X射线余辉的光变、引力波的波形和特征振幅