[论文解读] GRB 050904 : A very high redshift gamma ray burst

P. A. Price, L. L. Cowie+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 22, 2005

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 1

一句话总结

本研究利用MAGNUM 2米望远镜对GRB 050904进行了多波段测光，发现在I与J波段之间存在光谱转折，表明其红移z ≥ 6.18（95%置信水平），与后续由Kawai等人（2005年）使用昴星团望远镜获得的光谱红移z = 6.29一致。研究结果支持该伽马射线暴起源于早期宇宙，并对高红移恒星形成历史提供了约束。

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.

研究动机与目标

• 利用多波段测光和星际介质透射模型，确定GRB 050904的红移。
• 评估该爆发的光谱能量分布，并在光学/近红外波段中识别出决定红移的转折特征。
• 将观测到的转折深度与高红移类星体中的表现进行比较，以验证红移估计。
• 基于爆发的高红移，评估其对宇宙黎明时期恒星形成历史的启示。

提出的方法

• 使用MAGNUM 2米望远镜在R、I、Y、J、H、K波段进行近同时的多波段测光。
• 基于观测的测光数据构建光谱能量分布（SED）。
• 应用基于高红移类星体导出的星际介质透射模型，解释SED并推断红移。
• 使用统计置信区间，基于I与J波段之间观测到的转折，建立红移的下限。
• 将R与I波段中观测到的转折深度与类星体中测得的值进行比较，以验证红移估计。
• 基于爆发的亮度与红移，评估其对高红移恒星形成历史的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于其光谱能量分布和星际介质吸收特征，GRB 050904的红移是多少？
• RQ2 观测到的I与J波段之间的转折与高红移类星体中的表现有何异同？
• RQ3 观测到的测光转折能否由高红移下的星际介质吸收来解释？
• RQ4 该爆发的红移对早期宇宙中恒星形成历史施加了何种约束？
• RQ5 观测到的转折深度是否与相同红移下已知类星体吸收特征一致？

主要发现

• GRB 050904的光谱能量分布显示出I与J波段之间存在显著转折，表明存在显著吸收。
• 基于高红移类星体的星际介质透射模型，本研究在95%置信水平下确定GRB 050904的红移下限为z = 6.18。
• R与I波段中测得的转折深度与高红移类星体中观测到的结果一致，支持其高红移解释。
• 该测光红移估计与Kawai等人（2005年）利用昴星团望远镜获得的后续光谱红移z = 6.29一致。
• GRB 050904的高红移表明该爆发起源于早期宇宙，为z > 6时的恒星形成提供了洞见。
• 研究结果表明，高红移时的恒星形成率密度可能相当显著，这由在z ≈ 6.3处探测到如此明亮的爆发所支持。