ברחבי היקום מתרחשים באופן תדיר פיצוצים קוסמיים רבי עוצמה הקשורים למותם של כוכבים מאסיביים ולהתנגשויות של כוכבי נויטרונים וחורים שחורים. במהלך פיצוץ כזה נוצר גל הלם המתפשט ממקור הפיצוץ החוצה והמאופיין בשינויים חדים בתכונות שונות של התווך שבו עובר גל ההלם. כאשר גל ההלם פורץ מהחומר הצפוף העוטף את אזור הפיצוץ, הוא פולט קרינה חזקה שאותה ניתן לגלות באמצעות לווייני מחקר וטלסקופים ארציים. כדי לנבא את מאפייני הקרינה וללמוד מהם על אופי המערכת, יש צורך בניתוח כמותי של מבנה גל ההלם ומנגנוני הפליטה שלו. במחקר זה פיתחנו שיטות אנליטיות ונומריות המאפשרות לחשב את מבנה גל ההלם ואת ספקטרום הקרינה הנפלטת ממנו, ובכך ללמוד על מנגנוני הפיצוץ ותכונות המערכת שגרמה לפיצוץ. המטרה המרכזית שהושגה במהלך המחקר היא פיתוח של קוד מחשב לביצוע סימולציות מונטה-קרלו של גלי ההלם. באמצעות שיטה זו, המתבססת על אלגוריתמים חישוביים לא-דטרמיניסטיים המשתמשים במספרים אקראיים, ניתחנו את התכונות של הפליטה הראשונית במתפרצי-גמא והראנו כי ניתן להסביר, לפחות חלקית, את התצפיות באמצעות מודל של גלי הלם. עבודה נוספת עסקה בגל הלם יחסותי (שמהירותו אינה זניחה ביחס למהירות האור) הפורץ מרוח כוכב (פליטה רצופה של חלקיקים וחומר מכוכב), והראתה שגל הלם כזה צפוי להוביל לפליטה של קרינת גמא שאותה ניתן יהיה לגלות בעתיד הקרוב. בנוסף, חקרנו את פרץ הגמא שנלווה לקרינת הכבידה שנתגלתה לאחרונה בהתנגשות כוכבי נויטרונים, והראינו שהוא מתאים לסיגנל הצפוי מפריצת גל הלם הנוצר כשסילון יחסותי המוזנק ממרכז הפיצוץ עובר דרך חומר צפוף הנזרק במהלך התנגשות הכוכבים.