[論文レビュー] A BATSE-based search for repeaters in the sample of gamma-ray bursts detected by the WATCH experiment

J. Gorosabel, A. J. Castro‐Tirado+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 23, 1998

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、BATSEとWATCHのガンマ線バースト（GRB）データを用いた衛星間相関手法を導入し、繰り返し発生するバースト（同じ源から繰り返し発生するバースト）の探索を行った。57個のWATCH/GRANATおよびEURECAバーストと1905個のBATSEバーストの位置相関を比較した結果、繰り返し発生するバーストの有意な証拠は得られず、BATSEサンプル内でのWATCH GRBの繰り返し発生確率の94%信頼水準上昇限界として15.8%の上限が設定された。

ABSTRACT

This study is the first known attempt to search for gamma-ray burst repeaters combining data from gamma-ray experiments flying on board different satellites and making use of information derived from the bursts detected simultaneously by all the experiments. The proposed method is suitable to correlate GRB data provided by experiments that overlap partially or totally in time. As an application of this method we have correlated the positions of 57 gamma-ray bursts observed by WATCH/GRANAT and WATCH/EURECA with 1905 bursts detected by BATSE. Comparing the so-called ``added correlation'' between the WATCH and BATSE bursts with that obtained with simulated WATCH catalogues, we conclude that there is no indication of recurrent activity of WATCH bursts in the BATSE sample. We derive an upper limit of 15.8%, with a confidence level of 94%, for the number of WATCH gamma-ray bursts that could represent a population of repeaters in the BATSE sample.

研究の動機と目的

• GRANATおよびEURECA搭載のWATCH実験で検出された57個のガンマ線バーストが、BATSEサンプルと照合されることで繰り返し発生する可能性があるかを調査すること。
• 時間的被覆範囲と位置一致を用いて、異なる衛星ミッション間で潜在的繰り返し発生源を同定する手法を開発・適用すること。
• WATCHとBATSEのGRB間の位置相関の統計的有意性を評価し、観測データをシミュレーテッドカタログと比較すること。
• BATSEサンプル内でのWATCH GRBが繰り返し発生源に属する可能性がある割合の定量的上限を導出すること。

提案手法

• 57個のWATCH検出GRBの天球位置を、共通の時間ベースライン内でBATSEが検出した1905個のGRBと照合する。
• ランダムな一致から想定される以上の位置クラスタリングを測定するための「追加相関統計量」を計算する。
• 母数分布を確立するために、ランダム化された天球位置を持つシミュレーテッドWATCHカタログを生成する。
• 観測された相関をシミュレーテッド分布と比較し、有意性を評価し、信頼区間を導出する。
• 分析にはA&A LaTeXマクロが使用され、6ページの論文に4枚のPostScript図が含まれている。
• この手法は一般化可能であり、時間的および位置的タイムスタンプが得られる任意の2つの重複するGRB実験に適用可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 WATCHで検出されたGRBとBATSEで検出されたGRBの間に、潜在的繰り返し発生源を示す統計的に有意な位置相関が存在するか？
• RQ2 BATSEサンプルで検出可能な繰り返し発生源に属する可能性のあるWATCH GRBの割合はどの程度か？
• RQ3 観測された相関は、シミュレーテッドデータに基づくランダムな一致から想定される値を上回っているか？
• RQ4 部分的な時間的被覆範囲を持つ複数の衛星データを用いて、この手法は繰り返し発生源を信頼性高く同定できるか？
• RQ5 94%信頼水準におけるWATCHサンプル内の繰り返し発生率の上限は何か？

主な発見

• 57個のWATCHバーストと1905個のBATSEバーストとの間に、ランダム一致から想定される以上の有意な位置相関は認められなかった。
• 観測された相関統計量は、繰り返し発生源が存在しないという帰無仮説と整合的であり、シミュレーテッドカタログとの比較で裏付けられた。
• BATSEサンプル内でのWATCH GRBが繰り返し発生源に属する可能性がある割合の94%信頼水準上昇限界として15.8%が導出された。
• この手法は、ミッション間データセットにおける繰り返し発生源の存在を的確に同定・定量化できた。
• 結果から、WATCH GRBはBATSEで検出可能な複数回発生する源の集団に属していないことが示唆された。
• 15.8%の上限は、このGRBサンプルにおける衛星間相関による繰り返し発生源の最初の定量的制約である。