[论文解读] Activity of the Soft Gamma Repeater SGR 1900+14 in 1998 from Konus-Wind Observations: 2. The Giant August 27 Outburst

E. Mazets, T. Cline+6 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 1999

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 18

一句话总结

本文基于Konus-Wind对SGR 1900+14在1998年8月27日爆发的详细观测，揭示了其与SGR 0526-66在1979年3月5日爆发的显著相似性，包括一个硬的初始脉冲紧随一个软的、振荡的尾部。结果支持软伽马重复暴中巨爆发具有共同的物理起源，表明每颗源约每50–100年发生一次，且爆发后未检测到自转或爆发率的变化。

ABSTRACT

The results of observations of the giant 1998 August 27 outburst in SGR 1900+14 are presented. A comparison is made of the two extremely intense events on August 27, 1998 and March 5, 1979. The striking similarity between the outbursts strongly implies a common nature. The observation of two giant outbursts within 20 years from different sources suggests that such events occur in an SGR once every 50-100 years.

研究动机与目标

• 利用Konus-Wind数据分析1998年8月27日SGR 1900+14巨爆发的时空演化与谱演化。
• 将1998年爆发与SGR 0526-66在1979年3月5日的爆发进行比较，评估其相似性并推断共同的物理机制。
• 评估软伽马重复暴中的巨爆发是否为罕见的孤立事件，还是属于周期性活动循环的一部分。
• 在极端通量条件下，校正仪器死时间与脉冲堆积效应，以恢复准确的光 light curves 和谱。
• 评估SGR 1900+14在爆发后长期性质的稳定性，包括持续的X射线脉动和爆发率。

提出的方法

• Konus-Wind光谱仪在三个能量窗口（G1: 15–50 keV，G2: 50–250 keV，G3: 250–1000 keV）内以2–256 ms的时间分辨率记录了爆发。
• 触发时间T₀由G2窗口中7σ的上升信号定义，触发高时间分辨率测量及多通道谱积累。
• 利用放射性源和X射线源的实验室实验，模拟高通量条件，以建模高达10⁷ photons s⁻¹的死时间和脉冲堆积效应。
• 开发了数值仪器响应模型，以校正极端通量下非线性计数率饱和与谱失真。
• 通过拟合初始脉冲和尾部成分得到的有效温度（kT）分析谱演化。
• 对1998年与1979年爆发的光曲线、谱演化及能量学进行了对比分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 1998年8月27日SGR 1900+14爆发的时空与谱特性与1979年3月5日SGR 0526-66爆发相比如何？
• RQ2 何种物理机制可解释两种爆发中观测到的硬初始脉冲后接软的、振荡的尾部？
• RQ3 软伽马重复暴中的巨爆发是否会导致中子星自转周期或爆发率的显著变化？
• RQ4 基于1979年与1998年事件之间20年的间隔，巨爆发在SGR中的估计重复周期是多少？
• RQ5 在极端通量水平下，仪器死时间和脉冲堆积效应在多大程度上扭曲了真实的光曲线与谱？

主要发现

• 1998年8月27日爆发在>15 keV能带的峰值通量超过所有此前观测到的宇宙源，初始脉冲为硬谱（kT ~ 300 keV），随后衰减为软尾部（kT ~ 20 keV）。
• 初始脉冲的上升时间仅为4 ms，随后在8 ms内导致仪器完全饱和，表明通量超过10⁶ photons s⁻¹。
• 1998年事件的谱演化与1979年事件一致，表现为从硬辐射到软辐射的快速转变，支持相同的辐射机制。
• 爆发后未观测到中子星自转周期或重复爆发率的显著变化。
• 5.16秒的脉动轮廓在数天内由多峰结构转变为单峰结构，可能发生在爆发的振荡阶段。
• 基于1979年与1998年事件之间20年的间隔，估计SGR中巨爆发的重复周期为50–100年/源。