中子星(NS)和黑洞(BH)是极端致密的天体,它们有着极强的引力场,并可能伴随着强磁场,其所处系统演化的过程中通常都会有剧烈的活动,产生高能量的辐射爆发现象。对这类现象的观测和研究是探索极端条件下物理规律的重要手段。NS-NS系统最早实现了人类首次间接证明广义相对论所预言的引力波辐射,BH-BH双星则是人类第一次直接探测到引力波(GW150914)的天体系统。人类第一次观测引力波与短伽玛暴成协(GW170817/GRB 170817A)则直接证明了至少一部分短伽玛暴起源于双中子星并合。伽玛射线暴(GRB)和快速射电暴(FRB)作为宇宙中极为剧烈的高能量的爆发现象,其爆发和辐射过程应当与NS和/或BH系统密切相关。随着引力波探测器的升级和多波段设备联合观测的不断推进,未来将会探测到更多的NS-NS、BH-BH并合事件甚至BH-NS并合事件,以及相关的爆发现象,中子星和黑洞相关高能爆发现象的研究即将再起热潮。本论文主要的研究对象就是GRB和FRB这类高能爆发现象。我们通过对重复的快速射电暴FRB 121102的统计分析以及GW170817/GRB 170817A多波段余辉长期增亮现象的研究,来探索这些高能爆发现象的产生过程和辐射机制。本文的章节安排如下:第一章作为引言,简要介绍了 NS及BH相关的高能爆发现象。第二章主要是GRB相关的观测及研究综述,包括了GRB瞬时辐射和余辉的重要观测与理论研究进展,并简要介绍了 GRB的前身星、中心引擎以及余辉的标准模型。文章的第三章主要评述了 FRB的观测和研究进展,包括了 FRB的观测特征、辐射机制以及可能的物理起源模型。第四章介绍了我们自己的一项研究工作。论文首先简述了重复暴FRB 121102的观测特征及研究进展,然后收集整理了该重复暴的大量观测资料,并对FRB 121102近180次的重复爆发事件进行了统计分析研究,探讨了重复暴的辐射特征以及主要的起源模型。统计发现,重复爆发事件的等待时间呈现明显的双峰分布:虽然等待时间大多数集中在几百秒,但也有一部分(～6%)明显集中在2-40毫秒范围内。等待时间的累计分布很明显地受到望远镜不同带宽的探测灵敏度以及爆发事件搜索技术(比如机器学习方法)的影响。我们还分析了 FRB 121102重复爆发的等待时间与其它参数的相关性,发现无论是相对于前暴还是后暴,等待时间都与爆发强度无关,表明重复爆发过程不太可能需要时间来累积和释放能量。这一发现强烈地暗示重复爆发应该是来自于某些外部机制而非内部机制,例如,涉及小天体和中子星碰撞的外部起源的重复暴模型是有竞争优势的。第五章介绍了我们的另一项研究工作。我们先描述了GW170817/GRB 170817A多波段余辉的观测及研究进展。针对GW170817/GRB 170817A的余辉持续～150天的增亮现象,我们提出了一个滞后的能量注入模型,即并合产物中心引擎在某些机制的影响下,在很长时间内都能够持续地维持能量输出并将能流注入到激波中,从而影响余辉的动力学演化并形成余辉辐射的长期增亮。我们考虑了并合产物是黑洞或磁星两种情形:(1)中心引擎为恒星级质量(2.7M(?))的黑洞,其通过持续吸积没有逃出引力势阱束缚的物质,将引力能转化为Poynting流,并将能量注入到喷流里而导致余辉持续增亮。我们发现在能量转化效率取0.1的情况下,只需要吸积约0.006M(?)的物质就可实现上述的增亮过程。这个值明显小于双中子星并合过程计算机模拟的抛射物质量(10-4-10-2M(?)),也不超出其他研究估算出的GW170817事件的动力学抛射物的质量范围(10-3-10-2M(?))。该模型很好地解释了GW170817/GRB 170817A的多波段余辉观测数据,拟合结果给出χ2≈42.3,自由度为22;(2)中心引擎为快速旋转的磁星,其抛射出的正负电子对(e+/e-)风与喷流相互作用,形成长时间存在的反向激波,进而为余辉注入能量,使其持续增亮。我们分别计算了磁偶极辐射主导和引力辐射主导这两种情形下的余辉强度,其结果均能较好地符合观测数据。此外,我们还讨论了双向的结构化喷流对GW170817/GRB 170817A余辉辐射的影响。第六章是对本论文研究工作的总结和讨论,以及对后续研究的展望。随着慧眼硬X射线调制望远镜卫星(Insight-HXMT)和FAST射电望远镜等投入观测运行,以及正在研制建设的引力波电磁对应体监测器(GECAM)、QTT射电望远镜等大型天文设备的推进,我国在GRBs和FRBs等中子星和黑洞相关的爆发现象观测方面的能力将得以极大地提升,将给这些领域的研究带来更多的机遇。