[論文レビュー] Continuum spectral energy distribution of GRB, SLSN, SB and AGN host galaxies at intermediate redshifts

M. Contini|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2018

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、観測されたラインスペクトルを生成する同じ電離雲に、ガス放射（ブレムストラahlung）とダスト再放射を関連付けることで、中赤方偏移におけるGRB、SLSN、SB、AGN宿主銀河の連続スペクトルエネルギー分布（SED）をモデル化した。その結果、古くからの星形成（T_bb ~ 3000–8000 K）がNIR-光学領域のSEDを支配しており、遮へいされたGRB宿主銀河におけるダスト対ガス比（d/g）は0.0001未満から0.03の範囲にあり、赤方偏移とともに増加し、星形成率（SFR）の傾向と相関していることが分かった。

ABSTRACT

Continuum SED models of gamma-ray burst (GRB) and obscured GRB host galaxies at moderately high redshifts are presented and compared with those of superluminous supernovae (SLSN), starburst (SB) and active galactic nuclei (AGN). We consider that continuum radiation (bremsstrahlung) is emitted from the same clouds which emit the line spectrum in each object. Therefore, we have selected from the samples of the GRB host continuum observations those that were previously modelled on the basis of the line spectra, because modelling the continuum SED is less constraining. The bremsstrahlung is generally recognised in the radio and in the UV-X-ray frequency ranges, while dust reradiation peaks in the IR. To reproduce the continuum SED of most of the GRB, SLSN, SB and AGN in the near-IR-optical range, the contribution of an old star background population is needed. This radiation can be reproduced by a black body (bb) corresponding to temperatures T_{bb} =3000-8000 K. The best fit of a few host SEDs includes also the direct contribution of the bb flux from the SB corresponding to Ts about 5 10^4K. d/g calculated by modelling the SEDs of obscured GRB hosts roughly increases with z resembling the SFR trend.

研究の動機と目的

• 一貫した物理的モデルを用いて、中赤方偏移におけるGRB、SLSN、SB、AGN宿主銀河の連続SEDをモデル化すること。
• 電離ガスからのブレムストラahlung、ダスト再放射、古くからの星形成の寄与が観測SEDに与える影響を調査すること。
• ダスト対ガス比（d/g）が宿主タイプによってどのように変化し、赤方偏移および星形成率（SFR）と相関するかを特定すること。
• ラインスペクトルを再現する同じ物理的条件が、連続SEDをも再現できることを検証すること。sumaコードを用いて。

提案手法

• photoionizationおよび衝撃条件下で、電離・ダストを含む雲からラインおよび連続スペクトルをモデル化するためにsumaコードを用いた。
• 放射〜NIRまでの観測光度データを、古くからの星（T_bb ~ 3000–8000 K）からの黒体放射、直接的星放射（T_* ~ 5×10⁴ K）、高温プラズマからのブレムストラahlung、およびダスト再放射の組み合わせでフィットした。
• 線スペクトルが事前にモデル化済みの対象のみを採用することで、SEDフィットにおける曖昧さを低減し、線スペクトルと連続スペクトルのモデル整合性を確保した。
• IR SEDへのフィットを通じて、ダスト温度、粒子サイズ、衝撃速度（V_s）を考慮し、ダスト対ガス比（d/g）を計算した。
• Huntら、Krühlerら、Perleyら、Ramos Almeidaららの出版済みサンプル（GRB、SLSN、SB、AGN宿主）を用い、一貫したSEDフィッティング手法でSEDを比較した。
• 赤方偏移に伴うd/gの変化を追跡し、UVおよびIRの輝度から得られるSFR傾向と照らし合わせた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブレムストラahlung、ダスト再放射、古くからの星形成の寄与が、中赤方偏移におけるGRB、SLSN、SB、AGN宿主銀河の連続SEDにどのように寄与しているか？
• RQ2 遮へいされたGRB宿主銀河におけるダスト対ガス比（d/g）の範囲は何か？また、赤方偏移および星形成率（SFR）とどのように相関しているか？
• RQ3 同じ物理的条件がラインスペクトルを再現できるのと同じ程度、これらの宿主銀河における観測された連続SEDを説明できるか？
• RQ4 なぜ古くからの星形成（T_bb ~ 3000–8000 K）の寄与が、これらの宿主銀河のNIR-光学SEDをフィットするために一貫して必要とされるのか？
• RQ5 衝撃速度（V_s）および衝撃前密度（n₀）が、ブレムストラahlung（UV-X線）とダスト放射（IR）の相対的寄与にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 古くからの星形成背景（T_bb ~ 3000–8000 Kの黒体としてモデル化）は、ほぼすべてのGRB、SLSN、SB、AGN宿主銀河のNIR-光学SEDを再現するために不可欠である。
• 遮へいされたGRB宿主銀河におけるダスト対ガス比（d/g）は0.0001未満から0.032の範囲にあり、d/g = 0.03（GRB980703）のような高い値は、より進化したまたはダストが豊富な環境を示している。
• GRB980703の宿主銀河は、高温プラズマ（T > 10⁵ K）からの熱的ブレムストラahlungに一致する強い電波放射を示しており、これはW-R星の放射（T_* = 6.5×10⁴ K）と関連している。
• GRB980425の宿主銀河はd/g < 0.0001であり、顕著な星形成が見られるにもかかわらず、ダスト寄与は最小限に抑えられている。
• d/g比は赤方偏移とともに増加し、赤方偏移が増加する傾向（SFR増加）と一致しており、低赤方偏移では衝撃によるダスト破壊が原因である可能性がある。
• 衝撃速度（V_s）および衝撃前密度（n₀）は、ブレムストラahlung（UV-X線）とダスト放射（IR）の相対的支配度に影響を与え、V_sが高くなると高周波数帯でのブレムストラahlungが抑制される。