[論文レビュー] Anisotropy of the sky distribution of gamma-ray bursts

L. G. Balázs, A. Mészáros+1 more|ArXiv.org|Jul 1, 1998

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、BATSEカタログに掲載されたガンマ線バースト（GRB）の天の川上空分布を分析し、顕著な非等方性が検出された。四重極項（sin 2b sin lに比例）は99.9%信頼水準で検出され、二項検定により99.97%で確認された。非等方性は機器的要因に起因しない。短時間継続のGRBは明確な非等方的分布を示し、銀河的起源ではなく宇宙論的起源を支持する。

ABSTRACT

The isotropy of gamma-ray bursts collected in Current BATSE catalog is studied. It is shown that the quadrupole term being proportional to $\sim \sin 2b \sin l$ is non-zero with a probability 99.9%. The occurrence of this anisotropy term is then confirmed by the binomial test even with the probability 99.97 %. Hence, the sky distribution of all known gamma-ray bursts is anisotropic. It is also argued that this anisotropy cannot be caused exclusively by instrumental effects due to the nonuniform sky exposure of BATSE instrument. Separating the GRBs into short and long subclasses, it is shown that the short ones are distributed anisotropically, but the long ones seem to be distributed still isotropically. The character of anisotropy suggests that the cosmological origin of short GRBs further holds, and there is no evidence for their Galactical origin.

研究の動機と目的

• BATSEカタログのデータを用いて、ガンマ線バーストの天の川上空分布の等方性を検証すること。
• 観測されたGRB分布の非等方性が、機器的要因に起因するのか、それとも天の川上空の固有の分布に起因するのかを特定すること。
• 短時間と長時間のGRBサブクラス間の空間的分布の違いを調査すること。
• 非等方性の意味を、短時間GRBの宇宙論的起源対銀河的起源という観点から評価すること。

提案手法

• 球面調和関数分解を用いて、現在のBATSEカタログに含まれる200個以上のGRBの角度分布を分析する。
• 大規模な非等方性を測定するために、sin 2b sin lに比例する四重極項に焦点を当てる。
• カイ二乗検定および二項検定を適用し、観測された非等方性が偶然に発生する確率を評価する統計的有意性検定を実施する。
• BATSE機器の天の川上空露出関数を比較することで、非等方性の原因が機器的バイアスに起因するかどうかを除外する。
• 継続時間のしきい値に基づいてGRBを短時間と長時間のサブクラスに分類し、それぞれのグループの空間的分布を分析する。
• 二項検定を用いて、全分布およびサブクラス分布における非等方性項の有意性を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガンマ線バーストの天の川上空分布は統計的に等方的であるか、顕著な非等方性が存在するか？
• RQ2 観測された非等方性は、BATSE機器の非一様な天の川上空露出に起因するものか？
• RQ3 短時間継続のGRBは、長時間継続のGRBと異なる空間的分布を示すか？
• RQ4 非等方性の性質は、短時間GRBの起源（宇宙論的対銀河的）について何を示唆するか？

主な発見

• 角度分布における四重極項（sin 2b sin lに比例）は、99.9%の有意水準で非ゼロである。
• 二項検定により、非等方性は99.97%の確率で確認され、等方性の仮説に反する強い統計的証拠が得られた。
• 非等方性は、BATSEの非一様な天の川上空露出に起因しないことが、比較により確認された。
• 短時間継続のGRBは顕著な非等方的分布を示すが、長時間継続のGRBは等方性と整合的である。
• 観測された非等方性は、短時間GRBの宇宙論的起源を支持し、完全に銀河的起源を除外する。
• 非等方性の空間的パターンは、短時間GRB集団に大規模構造または方向性放射の好みがあることを示唆する。