伽瑪射線暴(簡稱伽瑪暴)是宇宙大爆炸之后人們能探測到的恒星尺度最劇烈的爆發現象，是宇宙中最為極端的天文現象之一;其中心引擎一般認為是個快速旋轉的黑洞或者是強磁化的中子星。伽瑪暴爆發階段的輻射一般被稱為瞬時輻射，而爆發結束后在更低能段(如X、光學、射電)持續更久的輻射一般稱為余輝。自 1997年余輝被發現后，人們對伽瑪暴的研究取得了革命性突破。目前一般認為，很大一部分伽瑪射線暴來自于大質量恒星的死亡，而一些伽瑪暴可能來自于致密星的并合過程。伽瑪暴的瞬時和余輝階段的輻射現在確認都來自于向外運動的相對論性流體，其速度接近光速，在瞬時輻射階段外流體的洛侖茲因子高達數百甚至上千。盡管如此，伽瑪暴的研究中還存在很多重要謎團。例如，瞬時輻射的物理起源目前仍是眾說紛紜，被廣泛討論的物理模型就有內激波模型、Poynting- flux主導外流體的磁耗散模型、光球層模型以及“加農炮”模型等。可靠地區分這些模型是當前伽瑪暴物理研究領域的重要課題之一，因為這將提供人們亟待準確了解的兩方面的關鍵信息——伽瑪暴中心引擎的具體形式(黑洞或中子星)以及能量提取的主要方式(磁活動過程還是中微子過程)。
中科院紫金山天文臺范一中研究員、韋大明研究員、張富文博士與美國賓夕法尼亞州立大學的張彬彬博士(以下簡稱該團隊)合作，利用光球層模型很簡練并自洽地解釋了伽瑪暴的四個經驗關系，包括：Wei & Gao (2003)發現的“瞬時輻射峰值頻率—光度”關系;Ghirlanda et al. (2012)發現的“瞬時輻射峰值頻率—外流體初始洛侖茲因子”關系;Lv et al. (2012)發現的“瞬時輻射光度—外流體初始洛侖茲因子”關系;以及Margutti et al. (2012)發現的“瞬時輻射峰值頻率—伽瑪暴輻射效率”關系。
光球層模型中伽瑪暴的瞬時輻射光子主要來自于光球層或光深高達數十處的(準)黑體輻射，其初始外流體主要是由正負電子對、光子以及少部分重子組成。一般認為在這種情況下，中心引擎是一個黑洞(質量為幾個太陽質量)而且能量是通過中微子過程提取。該團隊的觀點得到了GRB 090902B數據的強力支持。GRB 090902B是Fermi衛星發現的一個非常明亮的伽瑪暴，具有高質量的寬波段(8 keV-10 GeV)能譜。國際上多個研究組獨立分析發現，該暴包含一個占主導地位的黑體譜輻射成分，無可爭議地表明了其瞬時輻射主要來自于光球層。該團隊對GRB 090902B的進一步研究發現，這個暴時間分辨的黑體輻射成分參量間的關系與其它暴的統計關系完全一致(見下圖)。最直觀可能的物理解釋就是相當部分的伽瑪射線暴的瞬時輻射主要來自于光球層甚至更大光深的位置，我們通常看到的非熱輻射譜或是來自系列熱輻射譜的疊加，或是因為初始的黑體輻射在逃逸外流體過程被一些復雜物理過程所改變。
這一研究工作主要得到了國家自然科學基金和中國科學院百人計劃的支持。相關論文已經被《天體物理雜志快報》(The Astrophysical Journal Letters)在線發表。