[论文解读] 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 7

一句话总结

本研究通过分析短伽马射线暴 GRB 130603B 的余晖，确定了中子星双星并合的红移、宿主星系特性以及并合环境。研究发现，该并合发生在致密区域，但并非最活跃的恒星形成区，表明其可能具有较低的初始反冲速度或极短的并合 timescale。

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.

研究动机与目标

• 通过余晖光谱中的吸收特征确定 GRB 130603B 的红移。
• 表征宿主星系的特性，包括恒星形成速率和金属丰度。
• 研究并合位置与星系恒星形成区之间的空间关系。
• 根据环境背景推断中子星双星的并合 timescale 或初始反冲速度。

提出的方法

• 获取 GRB 130603B 余晖的高分辨率光学光谱，以探测吸收线。
• 利用吸收线的红移确定该爆发的宇宙学红移。
• 通过分析宿主星系的测光和光谱特性，估算其恒星形成速率和金属丰度。
• 利用成像数据将并合位置与星系的恒星形成区进行比对。
• 通过评估该位置是否位于致密但恒星形成活动较低的区域，推断并合动力学特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 GRB 130603B 的红移是多少？这对并合事件的距离和宇宙学背景有何含义？
• RQ2 GRB 130603B 宿主星系的恒星形成与金属丰度特性如何？
• RQ3 中子星并合位置是否位于宿主星系最活跃的恒星形成区？
• RQ4 并合位置的局部环境对双星的初始反冲速度或并合 timescale 提供了何种启示？

主要发现

• GRB 130603B 的红移通过余晖光谱中的吸收线确定，证实了其宇宙学距离。
• 宿主星系表现出中等水平的恒星形成与金属丰度，但并合并未发生在最活跃的恒星形成区。
• 并合位置位于星系的致密区域，暗示并合过程可能非常迅速或初始反冲速度较低。
• 并合未发生在最活跃的恒星形成区，表明中子星双星很可能经历了较低的初始反冲速度，或在形成后迅速并合。