[논문 리뷰] GRB 050904 : A very high redshift gamma ray burst

P. A. Price, L. L. Cowie외 4명|arXiv (Cornell University)|2005. 09. 22.

Gamma-ray bursts and supernovae인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 MAGNUM 2m 망원경를 사용하여 GRB 050904의 다색 광도를 제시하며, I 및 J 대역 사이의 스펙트럼 끊김을 확인하여 95% 신뢰수준에서 z ≥ 6.18의 높은 적색편이를 암시한다. 이는 이후 Kawai 등 (2005)이 Subaru 망원경를 사용하여 얻은 z = 6.29의 스펙트럼 적색편이와 일치한다. 연구 결과는 붐의 기원이 초기 우주임을 지지하며, 고적색편이 성간 별 형성 역사를 제약 조건화한다.

ABSTRACT

We report near simultaneous multi-color (RIYJHK) observations made with the MAGNUM 2m telescope of the gamma ray burst GRB 050904 detected by the SWIFT satellite. The spectral energy distribution shows a very large break between the I and J bands. Using intergalactic transmissions measured from high redshift quasars we show that the observations place a 95% confidence lower limit of z=6.18 on the object consistent with a later measured spectroscopic redshift of 6.29 obtained by Kawai et al. (2005) with the Subaru telescope. We show that the break strength in the R and I bands is consistent with that measured in the quasars. Finally we consider the implications for the star formation history at high redshift.

연구 동기 및 목표

• 다색 광도 측정과 간성간 투과 모델을 사용하여 GRB 050904의 적색편이를 결정하기.
• 폭발의 스펙트럼 에너지 분포를 평가하고 광학/적외선 대역에서 적색편이 결정에 기여하는 끊김을 식별하기.
• 관측된 끊김 강도를 고적색편이 퀘이사에서 관측된 것과 비교하여 적색편이 추정치를 검증하기.
• 폭발의 고적색편이가 우주의 이른 시기 성간 별 형성 역사에 미치는 함의를 평가하기.

제안 방법

• MAGNUM 2m 망원경를 사용하여 RIYJHK 대역에서 근접 동시 다색 광도 측정을 수행하였다.
• 관측된 광도 데이터에서 스펙트럼 에너지 분포(Spectral Energy Distribution, SED)를 구성하였다.
• 고적색편이 퀘이사에서 유도된 간성간 투과 모델을 적용하여 SED를 해석하고 적색편이를 추론하였다.
• 관측된 I 및 J 대역 간 끊김을 바탕으로 통계적 신뢰수준을 사용하여 적색편이의 하한을 설정하였다.
• R 및 I 대역에서 관측된 끊김 강도를 퀘이사에서 측정된 것과 비교하여 적색편이 추정치를 검증하였다.
• 폭발의 빛의 세기와 적색편이를 바탕으로 고적색편이 성간 별 형성 역사에 대한 함의를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스펙트럼 에너지 분포와 간성간 흡수 특징을 바탕으로 GRB 050904의 적색편이는 얼마인가요?
• RQ2 관측된 I 및 J 대역 간 끊김은 고적색편이 퀘이사에서 관측된 것과 어떻게 비교될 수 있나요?
• RQ3 관측된 광도 끊김은 고적색편이에서의 간성간 흡수로 설명될 수 있나요?
• RQ4 폭발의 적색편이가 초기 우주에서의 별 형성 역사에 어떤 제약을 둔다고 볼 수 있나요?
• RQ5 관측된 끊김 강도는 유사한 적색편이에서 알려진 퀘이사 흡수 특징과 일치합니까?

주요 결과

• GRB 050904의 스펙트럼 에너지 분포는 I 및 J 대역 사이에 뚜렷한 끊김을 보이며, 상당한 흡수를 암시한다.
• 고적색편이 퀘이사에서 유도된 간성간 투과 모델을 적용하여, GRB 050904의 적색편이에 대해 95% 신뢰수준에서 하한 z = 6.18을 확립하였다.
• R 및 I 대역에서 측정된 끊김 강도는 고적색편이 퀘이사에서 관측된 것과 일치하여 고적색편이 해석을 지지한다.
• 광도 적색편이 추정치는 Kawai 등 (2005)이 Subaru 망원경를 사용하여 확보한 후속 스펙트럼 적색편이 z = 6.29와 일치한다.
• GRB 050904의 고적색편이는 폭발이 초기 우주에서 기원했다는 것을 암시하며, z > 6에서의 별 형성에 대한 통찰을 제공한다.
• 연구 결과는 고적색편이에서의 별 형성률 밀도가 상당할 수 있었음을 시사하며, z ≈ 6.3에서와 같은 높은 빛의 세기의 폭발이 관측된 것으로 나타난다.