[논문 리뷰] A BATSE-based search for repeaters in the sample of gamma-ray bursts detected by the WATCH experiment

J. Gorosabel, A. J. Castro‐Tirado외 2명|arXiv (Cornell University)|1998. 04. 23.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 8인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 BATSE와 WATCH 위성의 감마선 폭발(GRB) 자료를 이용해 복수 발사원인(다시 발생하는 폭발)을 찾기 위한 교차 위성 상관관계 방법을 제안한다. 57개의 WATCH/GRANAT 및 EURECA 폭발과 1905개의 BATSE 폭발 간의 위치 상관관계를 비교함으로써, 연구자들은 재발 폭발에 대한 유의미한 증거를 발견하지 못했으며, BATSE 샘플 내에서 WATCH GRB 중 재발 가능성이 있는 비율에 대해 94% 신뢰수준에서 상한선 15.8%를 설정하였다.

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.

연구 동기 및 목표

• GRANAT 및 EURECA 위성에 실장된 WATCH 실험으로 감지된 57개의 감마선 폭발 중 재발 폭발이 있는지 여부를 더 큰 BATSE 샘플과의 교차 상관관계를 통해 조사하기 위해.
• 다른 위성 미션 간 시간 및 위치 일치를 고려한 잠재적 재발 폭발을 식별하기 위한 방법을 개발하고 적용하기 위해.
• WATCH와 BATSE GRB 간의 위치 상관관계의 통계적 유의성을 평가하고, 관측 자료를 시뮬레이션된 카탈로그와 비교하기 위해.
• BATSE 샘플 내에서 재발성 인자로 간주될 수 있는 WATCH GRB 비율에 대한 정량적 상한선을 유도하기 위해.

제안 방법

• 57개의 WATCH 감지 GRB의 천구 위치를, 공통 시간 기준으로 1905개의 BATSE 감지 GRB와 상관관계를 분석한다.
• 무작위 일치에서 기대되는 것보다 초과된 위치 집중 정도를 수량화하는 '추가 상관관계 통계량'을 계산한다.
• 상관관계 통계량의 근본 분포를 확보하기 위해 천구 위치를 무작위로 배치한 시뮬레이션된 WATCH 카탈로그를 생성한다.
• 관측된 상관관계를 시뮬레이션된 분포와 비교하여 유의성과 신뢰구간을 평가한다.
• 분석은 A&A LaTeX 매크로를 사용하고, 6페이지 분량의 논문과 4개의 PostScript 그림을 포함한다.
• 이 방법은 시간 및 위치 스탬프가 부여된 두 개 이상의 겹치는 GRB 실험에 대해 일반적으로 적용 가능하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WATCH와 BATSE에서 감지된 GRB 간에 통계적으로 유의미한 위치 상관관계가 존재하는가? 이는 잠재적 재발 폭발을 시사하는가?
• RQ2 BATSE 샘플에서 감지 가능한 재발성 원천 집단에 속할 수 있는 WATCH GRB 비율은 얼마인가?
• RQ3 관측된 상관관계가 시뮬레이션된 자료에 기반한 무작위 확률을 초월하는가?
• RQ4 부분적인 시간 겹침이 있는 다중 위성 자료를 사용해 이 방법이 재발 폭발을 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?
• RQ5 94% 신뢰수준에서 WATCH 샘플의 재발 비율 상한선은 얼마인가?

주요 결과

• 57개의 WATCH 폭발과 1905개의 BATSE 폭발 간에 무작위 일치에서 기대되는 것보다 초과된 위치 상관관계는 발견되지 않았다.
• 관측된 상관관계 통계량은 재발 폭발이 없다는 근본 가설과 일치하며, 시뮬레이션된 카탈로그와의 비교로 확인되었다.
• 연구는 BATSE 샘플 내에서 WATCH GRB 중 재발 가능성이 있는 비율에 대해 94% 신뢰수준에서 상한선 15.8%를 도출하였다.
• 이 방법은 교차 미션 데이터 세트에서 재발 폭발의 부재를 성공적으로 식별하고 정량화하였다.
• 결과는 WATCH GRB가 BATSE에서 감지 가능한 다수의 폭발을 방출하는 원천 집단에 속하지 않는다는 것을 시사한다.
• 15.8%의 상한선은 이 GRB 샘플에서 교차 위성 상관관계를 통해 도출된 첫 번째 정량적 제약 조건이다.