[論文レビュー] X-ray Flashes or soft Gamma-ray Bursts? The case of the likely distant XRF 040912

G. Stratta, S. Basa+50 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2006

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 42被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移が高く、X線フラッシュ（XRF）040912を、多波長観測を用いて分析し、赤方偏移および固有の性質を特定する。このバーストは、高赤方偏移の軟らかなガンマ線バーストに特徴的な軟らかなスペクトル的性質を示しており、XRFはGRBと連続的である可能性を示唆するが、XRF 020903 や XRF 060218 のような、固有に軟らかなXRF（i-XRF）は別個の前身天体集団を示している可能性がある。

ABSTRACT

In this work, we present a multi-wavelength study of XRF 040912, aimed at measuring its distance scale and the intrinsic burst properties. We performed a detailed spectral and temporal analysis of both the prompt and the afterglow emission and we estimated the distance scale of the likely host galaxy. We then used the currently available sample of XRFs with known distance to discuss the connection between XRFs and classical Gamma-ray Bursts (GRBs). We found that the prompt emission properties unambiguously identify this burst as an XRF, with an observed peak energy of E_p=17+/-13 keV and a burst fluence ratio S(2-30keV)/S(30-400keV)>1. A non-fading optical source with R~24 mag and with an apparently extended morphology is spatially consistent with the X-ray afterglow, likely the host galaxy. XRF 040912 is a very dark burst since no afterglow optical counterpart is detected down to R>25 mag (3 sigma limiting magnitude) at 13.6 hours after the burst. The host galaxy spectrum detected from 3800A to 10000A, shows a single emission line at 9552A. The lack of any other strong emission lines blue-ward of the detected one and the absence of the Ly alpha cut-off down to 3800A are consistent with the hypothesis of the [OII] line at redshift z=1.563+/-0.001. The intrinsic spectral properties rank this XRF among the soft GRBs in the E_peak-E_iso diagram. Similar results were obtained for most XRFs at known redshift. Only XRF 060218 and XRF 020903 represent a good example of instrinsic XRF(i-XRF) and are possibly associated with a different progenitor population. This scenario may calls for a new definition of XRFs.

研究の動機と目的

• 多波長データを用いて、XRF 040912の赤方偏移および固有の性質を測定すること。
• XRFが古典的GRBとは別個のものか、それとも連続的分布の一部かを特定すること。
• 赤方偏移が既知のXRFの性質を調査し、特に固有に軟らかなXRF（i-XRF）の存在を検討すること。
• 非常に軟らかなピークエネルギーを持つXRFが、別個の前身天体集団を形成するかを評価すること。
• スペクトル的および全放射エネルギーの性質に基づくXRF分類への影響を評価すること。

提案手法

• HETE-2およびChandraのデータから得られた瞬発的放射とX線後の輝光の詳細なスペクトル的および時間的解析を実施した。
• 13.6時間におけるR > 25.3 magまで、光学的後の輝光対応体の検出を目的とした画像差分法を用いた。
• X線後の輝光位置と空間的に一致する非消散的光学的源の光学スペクトルを取得し、発光ラインを用いて赤方偏移を特定した。
• 9552 Åに1本の発光ラインが検出され、青側のラインが存在しないことおよびLyαカットオフの有無に基づき、z = 1.563 ± 0.001の[OII]として解釈された。
• XRF 040912とGRBおよび他のXRFとの比較のため、固有ピークエネルギー（E_peak,i）および等方的全エネルギー（E_iso）を計算した。
• 45個の長期間GRBおよび既知のXRFのサンプルと比較し、集団の連続性を評価し、外れ値を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 XRF 040912の赤方偏移は何か？ これはその固有の放射度およびスペクトル的性質にどのような意味を持つか？
• RQ2 XRF 040912は、E_peak-E_iso平面上で古典的GRBおよび他のXRFとどのように比較されるか？
• RQ3 光学的後の輝光対応体が検出されないことは、i-XRFのような別個のXRFクラスを示唆するか？
• RQ4 XRFには2つの別個の集団が存在するのだろうか？ 1つは高赤方偏移の軟らかなGRBに類似し、もう1つは固有に軟らかく、異なる前身天体を持つものか？
• RQ5 XRFの観測されたスペクトル的および放射エネルギー的性質は、1つの物理的起源で説明可能か、それとも別個の分類を必要とするか？

主な発見

• XRF 040912の観測ピークエネルギーは E_p = 17 ± 13 keV であり、軟らかな瞬発的放射のためXRFとしての分類が確認された。
• バーストは S_{2-30keV}/S_{30-400keV} > 1 の放射能比を示し、XRF基準に合致している。
• 13.6時間におけるR > 25.3 magまで光学的後の輝光対応体が検出されず、XRF 040912は観測された中で最も暗いバーストの1つとされた。
• X線後の輝光位置に存在する非消散的光学的源には、9552 Åに1本の発光ラインが検出され、青側にラインがないことおよびLyαカットオフの有無に基づき、z = 1.563 ± 0.001の[OII]として解釈された。
• XRF 040912の固有スペクトル的性質は、E_peak,i–E_iso図において軟らかなGRBの範囲に位置し、これはi-XRFでないことを示唆している。
• 赤方偏移が既知のXRFの多くは類似した軟らかな性質を示しており、GRBと連続的であることを示唆するが、XRF 020903およびXRF 060218は別個の前身天体集団を持つ潜在的なi-XRFとして際立っている。