[論文レビュー] GRB 990510: linearly polarized radiation from a fireball

S. Covino, Davide Lazzati+13 more|arXiv (Cornell University)|Jun 18, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、ガンマ爆発GRB 990510の光学的後光において、最初の線形偏光検出を報告しており、爆発後約18.5時間におけるRバンドで1.7% ± 0.2%の偏光度を測定した。この結果は、後光の磁気渦動放射起源を支持し、火球内での磁場幾何構造を制限し、宇宙ほこりによる偏光を原因とする可能性を除外する。

ABSTRACT

Models for gamma-ray burst afterglows envisage an hyper-relativistic fireball that is decelerated in the ambient medium around the explosion site. This interaction produces a shock wave which amplifies the magnetic field and accelerates electrons to relativistic energies, setting the conditions for an efficient production of synchrotron photons. If produced in a region of large-scale ordered magnetic field, synchrotron radiation can be highly polarized. The optical transient associated with GRB 990510 was observed ~18.5 hr after the event and linear polarization in the R band was measured at a level of 1.7 +/- 0.2 %. This is the first detection of linear polarization in the optical afterglow of a gamma-ray burst. We exclude that this polarization is due to dust in the interstellar material, either in our Galaxy or in the host galaxy of the gamma-ray burst. These results provide important new evidence in favor of the synchrotron origin of the afterglow emission, and constrains the geometry of the fireball and/or magnetic field lines.

研究の動機と目的

• GRB 990510の光学的後光放射の起源を偏光測定によって特定すること。
• 観測された偏光が、の銀河系内または母銀河内の星間ほこりに起因するものかどうかを検証すること。
• 偏光の結果が火球の幾何構造および磁場構造に与える意味を評価すること。
• ガンマ爆発の後光に対して磁気渦動放射メカニズムが成立することを観測的証拠で裏付けること。

提案手法

• GRB 990510の後光について、爆発後約18.5時間にかけて光学的偏光測定を実施した。
• 地上望遠鏡を用い、偏光計器を装備した装置を用いてRバンドで測定を行った。
• 互いに直交する偏光子を通過する光の強度を比較することで、偏光度を決定した。
• 観測された偏光が星間物質の影響を受けるかどうかを、ほこりに起因する偏光モデルと比較した。
• 秩序ある磁場を有する相対論的火球からの磁気渦動放射理論モデルを用いて、結果を解釈した。
• 観測された偏光度および偏光方向に基づき、磁場幾何構造の制約を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRB 990510の光学的後光は線形偏光を示すか。もしそうならば、その偏光度はどの程度か？
• RQ2 観測された偏光は、の銀河系または母銀河内の星間ほこりに起因する可能性があるか？
• RQ3 測定された偏光は、ガンマ爆発の後光に対して磁気渦動放射モデルを支持するか？
• RQ4 偏光測定は、火球の幾何構造および磁場構造にどのような制約を課すか？

主な発見

• GRB 990510の光学的後光は、Rバンドで1.7% ± 0.2%の線形偏光を示した。
• 観測された偏光は、の銀河系または母銀河内の星間ほこりによる寄与とは整合しない。
• この検出は、後光放射の起源として磁気渦動放射メカニズムが成立している強力な証拠を提供する。
• 偏光度は磁場幾何構造を制限し、放射領域内に大規模な秩序ある磁場が存在することを支持する。