[論文レビュー] SCUBA sub-millimeter observations of gamma-ray bursters. I. GRB 970508, 971214, 980326, 980329, 980519, 980703

I. A. Smith, R. P. J. Tilanus+8 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 1998

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、6つのガンマ線バースト（GRBs）の最初のSCUBA準ミリ波観測を報告する。GRB 980329に対して850ミクロンで、スペクトル指数α = +0.9のパワーロー法スペクトルを持つ減退する準ミリ波対応体が検出された。この検出結果は、高い固有の明るさと可能性としてのビーム形成を示唆しているが、高赤方偏移およびダスト減光が対応体の赤みを説明する可能性がある。

ABSTRACT

We discuss the first results of our ongoing program of Target of Opportunity observations of gamma-ray bursts (GRBs) using the SCUBA instrument on the James Clerk Maxwell Telescope. We present the results for GRB 970508, 971214, 980326, 980329, 980519, and 980703. Our most important result to date is the detection of a fading counterpart to GRB 980329 at 850 microns. Although it proved to be difficult to find the infrared counterpart to this burst, the sub-millimeter flux was relatively bright. This indicates that intrinsically the brightness of this counterpart was very similar to GRB 970508. The radio through sub-millimeter spectrum of GRB 980329 is well fit by a power law with index alpha = +0.9. However, we cannot exclude a nu^(1/3) power law attenuated by synchrotron self-absorption. An alpha = +1 VLA-SCUBA power law spectrum is definitely ruled out for GRB 980703, and possibly also for GRB 980519. We cannot rule out that part of the sub-millimeter flux from GRB 980329 comes from a dusty star-forming galaxy at high redshift, such as the ones recently discovered by SCUBA. Any quiescent dust contribution will be much larger at sub-millimeter than at radio wavelengths. Both a high redshift and large dust extinction would help explain the reddening of the counterpart to GRB 980329, and a redshift of z = 5 has been suggested. The large intensity of this burst might then indicate that beaming is important.

研究の動機と目的

• ジェームズ・クリーク・マクスウェル望遠鏡に搭載されたSCUBAを用いて、ガンマ線バーストの準ミリ波対応体を検出し、特徴づけること。
• 電波から準ミリ波にわたる波長域における後光放射の性質を調査すること。
• 高赤方偏移を示すダストを含む星形成銀河が、観測された準ミリ波フラックスに寄与する可能性があるかどうかを特定すること。
• ビーム形成およびダスト減光が、ガンマ線バーストの後光の観測特性を説明する役割を果たすかどうかを評価すること。
• ガンマ線バーストの後光における準ミリ波帯域のパワーロー法スペクトル指数を、特定のモデルから除外または制限すること。

提案手法

• ジェームズ・クリーク・マクスウェル望遠鏡に搭載されたSCUBA機器を用いて、オポチュニティ目標観測を実施した。
• GRB 970508、971214、980326、980329、980519、980703の各天体に対して、850ミクロンでの準ミリ波フォトレトメトリーを実施した。
• 既存の電波（VLA）および赤外線データと組み合わせ、スペクトルエネルギー分布を構築した。
• 電波から準ミリ波へのスペクトルエネルギー分布をパワーロー法および自己吸収を含むモデルでフィットした。
• フラックス比較を用いて、高赤方偏移を示すダストを含む星形成銀河による汚染の可能性を評価した。
• スペクトル指数の制約を用いて、特にGRB 980703に対してα = +1のモデルを除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガンマ線バーストの後光における準ミリ波のフラックス密度は何か？ また、パワーロー法スペクトルを示すか？
• RQ2 観測された準ミリ波放射は、高赤方偏移のダストを含む星形成銀河に起因する可能性があるか？
• RQ3 観測されたスペクトルが、ガンマ線バーストの後光にシンクロトロン自己吸収が存在するかを制限するにはどのような制約を与えるか？
• RQ4 準ミリ波のフラックスは赤外線および電波のフラックスと比べてどうか？ これはダスト減光について何を示唆するか？
• RQ5 GRB 980329の準ミリ波の明るさに基づいて、その高い全光度を説明するためにビーム形成が必要か？

主な発見

• GRB 980329に対して、850ミクロンでの減退する準ミリ波対応体が検出され、スペクトル指数α = +0.9のパワーロー法スペクトルと整合するフラックス密度であった。
• GRB 980329の電波から準ミリ波へのスペクトルは、単純なα = +1のパワーロー法とは整合せず、VLA-SCUBAのパワーロー法モデルを除外した。
• GRB 980703のスペクトルはα = +1とは整合せず、α = +0.9のパワーロー法は除外されていない。
• GRB 980519についても、α = +1モデルはおそらく除外されるが、データの制限が大きい。
• GRB 980329の準ミリ波フラックスは、赤外線対応体が検出困難であったにもかかわらず、GRB 970508と同程度の固有の明るさと整合する。
• 高赤方偏移を示すダストを含む星形成銀河は、GRB 980329の準ミリ波フラックスに寄与する可能性があり、その寄与は電波帯域よりも準ミリ波帯域で強く現れる可能性がある。