[论文解读] X-ray Flashes or soft Gamma-ray Bursts? The case of the likely distant XRF 040912

G. Stratta, S. Basa+50 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2006

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 42被引用 5

一句话总结

本研究利用多波段观测对遥远的X射线闪光XRF 040912进行研究，以测定其红移和本征性质。结果表明，该爆发具有典型的高红移软伽马射线暴的软谱特性，暗示XRF可能与GRB构成一个连续谱系，但XRF 020903和XRF 060218等具有本征软谱特性的XRF（i-XRF）可能代表不同的爆发源群体。

ABSTRACT

In this work, we present a multi-wavelength study of XRF 040912, aimed at measuring its distance scale and the intrinsic burst properties. We performed a detailed spectral and temporal analysis of both the prompt and the afterglow emission and we estimated the distance scale of the likely host galaxy. We then used the currently available sample of XRFs with known distance to discuss the connection between XRFs and classical Gamma-ray Bursts (GRBs). We found that the prompt emission properties unambiguously identify this burst as an XRF, with an observed peak energy of E_p=17+/-13 keV and a burst fluence ratio S(2-30keV)/S(30-400keV)>1. A non-fading optical source with R~24 mag and with an apparently extended morphology is spatially consistent with the X-ray afterglow, likely the host galaxy. XRF 040912 is a very dark burst since no afterglow optical counterpart is detected down to R>25 mag (3 sigma limiting magnitude) at 13.6 hours after the burst. The host galaxy spectrum detected from 3800A to 10000A, shows a single emission line at 9552A. The lack of any other strong emission lines blue-ward of the detected one and the absence of the Ly alpha cut-off down to 3800A are consistent with the hypothesis of the [OII] line at redshift z=1.563+/-0.001. The intrinsic spectral properties rank this XRF among the soft GRBs in the E_peak-E_iso diagram. Similar results were obtained for most XRFs at known redshift. Only XRF 060218 and XRF 020903 represent a good example of instrinsic XRF(i-XRF) and are possibly associated with a different progenitor population. This scenario may calls for a new definition of XRFs.

研究动机与目标

• 利用多波段数据测量XRF 040912的红移及其本征性质。
• 确定XRF是否与经典GRB不同，或属于连续分布群体的一部分。
• 研究已知红移的XRF的性质，特别是本征软XRF（i-XRF）的存在性。
• 评估具有极软峰值能量的XRF是否构成独立的爆发源群体。
• 基于谱特性和光度性质评估XRF分类的含义。

提出的方法

• 对HETE-2和Chandra数据中的瞬时爆发发射及X射线余晖进行详细的谱分析和时间分析。
• 采用图像减法技术，在13.6小时时探测到R > 25.3 mag的光学余晖对应体，下限为R > 25.3 mag。
• 对与X射线余晖位置空间重合的非衰减光学源获取光学光谱，通过发射线识别红移。
• 在9552 Å处识别出单一发射线，基于蓝端无谱线及Lyα截止，解释为z = 1.563 ± 0.001处的[OII]。
• 计算本征峰值能量（E_peak,i）和各向同性能量（E_iso），以在E_peak-E_iso图中与GRB及其他XRF进行比较。
• 将结果与45个长GRB及已知XRF样本进行比较，以评估群体连续性并识别异常值。

实验结果

研究问题

• RQ1 XRF 040912的红移是多少？其本征光度和谱特性意味着什么？
• RQ2 在E_peak-E_iso平面中，XRF 040912如何与经典GRB及其他XRF比较？
• RQ3 光学余晖对应体的缺失是否表明存在如i-XRF这样的特殊XRF类别？
• RQ4 XRF是否存在两个不同群体：一类为高红移处类似软GRB的群体，另一类为本征软谱且具有不同爆发源的群体？
• RQ5 XRF的观测谱特性和光度性质能否由单一物理起源解释，还是需要独立分类？

主要发现

• XRF 040912的观测峰值能量为E_p = 17 ± 13 keV，证实其因瞬时发射偏软而被归类为XRF。
• 该爆发的流度比S_{2-30keV}/S_{30-400keV} > 1，与XRF标准一致。
• 在13.6小时时未探测到R > 25.3 mag的光学余晖对应体，使XRF 040912成为观测到的最暗爆发之一。
• 在X射线余晖位置发现一个非衰减的光学源，其在9552 Å处有一条单一发射线，解释为z = 1.563 ± 0.001处的[OII]。
• XRF 040912的本征谱特性使其在E_peak,i–E_iso图中位于软GRB群体之中，表明其并非i-XRF。
• 大多数已知红移的XRF具有相似的软谱特性，暗示其与GRB构成连续谱系，而XRF 020903和XRF 060218则突出表现为潜在的i-XRF，具有不同的爆发源群体。