[論文レビュー] The host galaxy and environment of a neutron star merger

A. de Ugarte Postigo, C. C. Thoene+41 more|arXiv (Cornell University)|Aug 13, 2013

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、短いガンマ爆発GRB 130603Bの後光を分析し、中性子星連星の赤方偏移、宿主銀河の性質、合体環境を特定する。合体は密度の高い領域で発生したが、最も星形成が活発な領域ではないため、初期のキック速度が低いか、速やかに合体した可能性がある。

ABSTRACT

The mergers of neutron stars have been predicted to cause an r-process supernova - a luminous near-infrared transient powered by the radioactive decay of freshly formed heavy metals. An r-process supernova, or kilonova, has recently been discovered coincident with the short-duration gamma-ray burst GRB 130603B, simultaneously confirming the widely-held theory of the origin of most short-durations GRBs in neutron star mergers. We report here the absorption spectrum of the afterglow of this GRB. From it we determine the redshift of the burst and the properties of the host galaxy and the environment in which the merger occurred. The merger is not associated with the most star-forming region of the galaxy; however, it did occur in a dense region, implying a rapid merger or a low natal kick velocity for the neutron star binary.

研究の動機と目的

• GRB 130603Bの後光スペクトルにおける吸収ラインを用いて、赤方偏移を特定する。
• 星形成率および金属量を含む、宿主銀河の性質を特徴づける。
• 合体位置と銀河の星形成領域との空間的関係を調査する。
• 環境的文脈から、中性子星連星の合体時間スケールまたは初期キック速度を推定する。

提案手法

• 高分解能の光学スペクトロスコピーを用いて、GRB 130603Bの後光から吸収ラインを検出する。
• 吸収ラインの赤方偏移を用いて、爆発の宇宙論的赤方偏移を決定する。
• 星形成率および金属量の推定のために、宿主銀河の画像およびスペクトル的性質を分析する。
• 画像データを用いて、合体位置と銀河の星形成領域との位置関係を比較する。
• 合体位置が高密度で星形成が活発でない領域にあるかどうかを評価することで、合体のダイナミクスを推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRB 130603Bの赤方偏移は何か？ これは合体の距離および宇宙論的文脈にどのような意味を持つのか？
• RQ2 GRB 130603Bの宿主銀河の星形成および金属量の性質は何か？
• RQ3 中性子星連星の合体位置は、宿主銀河の最も活発な星形成領域にあるか？
• RQ4 合体の周囲環境から、連星の初期キック速度または合体時間スケールについて何が示唆されるか？

主な発見

• GRB 130603Bの赤方偏移は、後光スペクトルの吸収ラインから決定され、宇宙論的距離が確認された。
• 宿主銀河は中程度の星形成および金属量を示すが、合体は最も活発な星形成領域では発生しなかった。
• 合体位置は銀河の高密度領域に位置しており、速やかな合体または初期キック速度が低いことを示唆する。
• 最も星形成が活発な領域に合体が存在しなかったことから、中性子星連星は初期キック速度が低いか、形成後速やかに合体した可能性がある。