[论文解读] Evidences for two Gamma-Ray Burst afterglow emission regimes

M. Boër, B. Gendre|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 2000

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 5

一句话总结

本文利用八例已知红移的伽马射线暴（GRBs）的宇宙学修正通量，提供了伽马射线暴X射线余晖发射存在两种不同机制——辐射主导与绝热——的证据。在应用距离、通量、时间延迟和吸收修正后，X射线光曲线中显现出强烈的相关性，而光学数据则无此相关性，可能由于宿主星系吸收所致，支持具有不同冷却机制的火球模型。

ABSTRACT

We applied cosmological and absorption corrections to the X-ray and optical afterglow fluxes of a sample of Gamma-Ray Burst sources of known distance. We find a good correlation in X-rays and that the GRBs in our sample form two well defined classes. We tentatively interpret them as radiative and adiabatic afterglow behaviours in the framework of the fireball model for GRBs. We do not observe this correlation at optical wavelengths. This discrepancy with the model may be due to the absorption in the source vicinity.

研究动机与目标

• 调查已知红移的伽马射线暴X射线余晖光曲线在宇宙学修正后是否表现出普遍相关性。
• 确定光学余晖光曲线是否表现出类似相关性，以及差异是否源于吸收或本征辐射特性不同。
• 利用观测到的X射线和光学光曲线，检验火球模型对两种不同余晖机制——辐射主导与绝热——的预测。
• 量化星系及宿主星系吸收对光学余晖通量及其时间演化的影响。
• 评估X射线与光学波段衰减速率指数的一致性，并评估周围介质密度的作用。

提出的方法

• 收集了八例具有测量红移的伽马射线暴的X射线和光学余晖数据，数据来源为BeppoSAX和地面望远镜。
• 应用宇宙学修正：使用平坦ΛCDM模型（ΩΛ=0.7）计算光度距离、时间延迟修正，并将通量标准化至红移z=1。
• 利用谱指数对X射线通量进行修正；当谱指数未知时，假设α=1（伽马射线暴余晖的典型值）。
• 使用Schlegel等人（1998）的消光图，对光学R波段数据应用银河系及宿主星系吸收修正。
• 计算X射线和光学光曲线的幂律衰减速率指数，并在样本内进行比较。
• 利用X射线与光学通量比及衰减速率指数比，推断吸收效应并检验火球模型预测。

实验结果

研究问题

• RQ1 已知红移的伽马射线暴X射线余晖光曲线在宇宙学修正后是否表现出普遍相关性？
• RQ2 尽管X射线中存在强烈相关性，为何光学余晖光曲线中未观测到相关性？
• RQ3 X射线与光学光曲线之间的差异是否可由宿主星系或星际介质中的吸收解释？
• RQ4 X射线与光学波段中观测到的衰减速率指数是否支持火球模型预测的两种不同余晖机制？
• RQ5 吸收修正如何影响光学余晖通量及其时间演化的解释？

主要发现

• 经宇宙学修正后，样本中X射线余晖光曲线表现出强烈相关性，表明存在两种不同的发射机制：辐射主导与绝热。
• 最明亮组的平均X射线衰减速率指数为1.6 ± 0.2，较暗组为1.11 ± 0.17，表明冷却行为不同。
• 光学光曲线在修正后无显著相关性，其衰减速率指数分别为1.17 ± 0.13（明亮）和1.09 ± 0.07（较暗），表明存在外部吸收效应。
• R波段的吸收修正范围为0.05至1.67，其中GRB 970508的修正为负值（−0.6），表明存在显著消光。
• X射线与光学衰减速率指数比在大多数源中保持一致，支持光学通量抑制是由吸收而非本征辐射差异所致的推论。
• 观测到的X射线相关性更符合低密度周围介质的假设，与Kumar（2000）对类似爆发在2–10 keV波段的先前发现一致。