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斯威夫特Known-的系统频谱滞效应分析暴
抽象
光子到达时间的差异,即所谓的光谱滞后,是伽玛射线爆发(GRBs)的众所周知的特征。特别地,长持续时间的GRBs表现出软滞后,这意味着高能光子比软光子到达得更早。滞后光度关系是各向同性峰值光度与光谱滞后的经验关系。我们计算了40个已知红移grb的光谱滞后斯威夫特除了以前的31个GRB样本。我们证实,我们的大部分样本都遵循滞后光度关系。然而,我们注意到,有一些暴这表明从关系的显著分散。我们还确认,休息时间和X射线余辉(所谓Dainotti关系)的亮度之间的关系一直延伸到滞后光度关系。
1.简介
时间变异性和在伽马射线暴(暴)的提示发射可见光谱进化还不是很清楚,尽管通过各种GRB仪器收集到的大量数据样本。但是,也有一些线索理解在提示发射可见时间和频谱的变化。这被称为的高能量光子和低能量的光子之间的到达时间差的光谱滞后这样的线索中的一个。众所周知,高能量的光子比长时间暴(以下称长暴)低能光子到达早1,2],而短持续时间暴(以下称短暴),其具有持续时间短于2秒,具有比长暴的更小或可忽略的延迟[3.,4]。
光谱滞后与各向同性峰值光度之间存在经验关系,称为滞后光度关系[5]。的关系发现基础上,只有6分析known-暴使用BATSE样本。近日,Ukwatta等。(6]计算了31的光谱滞后斯威夫特已知,伽马射线爆。他们发现斯威夫特暴遵循一个显著分散他们的样本中的最佳拟合关系滞后光关系。
许多理论模型解释建议的滞后光关系。Salmonson [7认为这种关系是由GRBs的视线速度变化引起的。Ioka and Nakamura [8]提出观察者的观看角度的射流引起这种关系,而谢弗[9]认为滞后和峰值亮度均与一个脉冲的冷却时间。虽然有已经被提出来解释滞后光关系的许多理论模型,这种关系的物理起源,目前尚不得而知。
在另一方面,Dainotti等。(10]发现的X射线断时间,并从X射线光度之间的经验关系斯威夫特透视余辉样品(以下称Dainotti关系)。从浅的休息时间在X射线正常余辉衰变曲线的光(例如,[11])的反相关与在断裂时的亮度。这种关系的理论解释包括外部吸积盘的长期行为[12]和x射线平台相位的先前发射模型[13]。此外,Sultana等[14建议,在提示发射时的滞后光度关系很好地连接到从x射线余辉数据中发现的Dainotti关系。同时,他们提出,这两种关系可以分别用同样的运动学效应来解释,即以“离束”的视线观察喷射[8,15]。如果视角变大,各向同性光度和光谱滞后以下Ioka和Nakamura [是在提示发射大8]。此外,艾希勒和Granot酒店[15[]提出了一个略大于开口角的观测角度会在余辉中形成一个很长的平台和低通量发射。因此,如果这一发现是正确的,我们可能会看到提示和余辉发射之间有明确的物理联系。然而,由于这些发现仍然是基于少量的GRB,所以使用丰富的GRB样本进行研究是很重要的。
的数量斯威夫特已知,GRBs在不断增加,成为大样本。我们分析了另外的40个斯威夫特已知,暴以下在Ukwatta等人描述的方法。2010 [6]。我们的论文组织如下。分析方法在章节中进行了描述2。分析和应用的滞后光关系的结果示于第3.。我们在小组讨论中讨论了我们的结果4。我们在章节中总结和总结了我们的结果5。
2.方法
我们按照Ukwatta等人,2010年描述的方法计算了光谱滞后[6],使用的数据斯威夫特突发预警望远镜(BAT [16])。首先,我们使用四个能量波段(15-25 keV、25-50 keV、50-100 keV和100-200 keV)的BAT事件数据制作了掩膜加权(背景减去)光曲线。我们为每个能带制作了1000条模拟光曲线。对模拟的光曲线箱进行了计算 在哪里是从标准正态分布的随机数。我们计算出的互相关函数(CCF)对于能带和确定的频谱滞后所有6种组合。我们所使用的频带的CCF式(带1997年[17]),其被表示为 两个系列和有延迟,其中。我们用高斯函数对CCF进行拟合,以确定由模拟光曲线生成的每1000个CCF的峰值。然后制作CCF峰值的直方图,确定中心值为滞后的最佳拟合值,其标准差为滞后的误差。
为了验证我们的代码的有效性,我们分析了Ukwatta等人在2010年报道的5个GRBs [6]。此交叉检查的结果如图所示1。该图清楚地表明,我们的滞后值与Ukwatta等人的一致。2010 [6],包括误差的大小。
选取了229个长GRB样本斯威夫特已知,在开始2005年3月和2013年5月间暴。三个选项分别适用于初始样本。作为第一选择,我们选择198个暴其中光谱滞后没有被Ukwatta等人,2010计算出的[6]。在第二种选择中,92个GRBs是根据峰值通量阈值(1.5 15 - 150kev波段的光子通量峰值)。在第三种选择中,可以估计峰值能量的grb ()使用之间的关系简单幂律的光子指数适合BAT光谱数据[18]从采样中选择。最后,我们的样本为40个伽玛暴。有2005年和2009年之间的14个暴这是我们的样本中,但不是在Ukwatta等选择。我们的样品和Ukwatta的样品之间的差异是,我们的样品包括暗暴比Ukwatta的样本。那些弱的样品需要的,以便确认其具有低光度暴滞后光关系。Ukwatta的样品的平均峰值磁通是〜13个计数/秒/厘米2在15 - 150kev,而我们的14 GRBs的平均峰值通量是~5计数/秒/cm2。
我们用了时间间隔作为分析的时间范围。我们检查了光曲线从1 ms到1024 ms的时间库,并报告了作为可靠的滞后值,如果平均值大于~0.5。此值对应于光曲线中一个合理的信号到噪声电平。a之间通信的有效性Ukwatta et al. 2010研究了信号到噪声水平[6]。
大部分GRB谱可由带函数拟合[19],它有四个参数(标准化,和幂律光子指数和): 我们计算下面的公式来确定正常化: 在哪里1秒峰值光子通量在15 - 150kev波段和是什么时候。计算了源焰能量波段1-10000 keV内的通量 等屈光峰光度是 在哪里是光度距离: 在哪里哈勃常数。我们假设公里的年代−1货币政策委员会−1=年代−1,,。的错误是通过执行考虑光谱参数的不确定性计算1000次。我们使用报告的频带函数参数,,,以及蝙蝠分析中出现的错误(例如,[20.],GCN通告)作为输入参数。但是,如果,,不限制,我们估计从基于单个幂律适合光子指数[18]。在这种情况下,和BATSE在哪里使用分布和(21]。
3.结果
我们计算了40个已知的光谱滞后伽马射线爆。表格1示出了光谱滞后分析和计算的结果。列“LC ST”和“LC等”是开始时间和光曲线的结束时间。的“CCF配合范围min”和“CCF配合范围最大”是CCF到高斯函数的拟合范围。The channel numbers from 1 to 4 correspond to the following energy bands: 15–25 keV, 25–50 keV, 50–100 keV, and 100–200 keV, respectively. We called two pieces of light curve data which are cross-correlated to calculate a lag in the channel numbers. For example, “表示50 - 100kev波段与15 - 20kev波段之间的光曲线交叉相关得到的滞后值。我们计算了所有6种组合的光谱滞后。但是,如果平均值是1000在1 ms ~ 1024 ms的时间内没有大于~0.5的滞后,我们没有报道过滞后现象。少量grb显示出较大的滞后或负滞后。由于这些GRBs的光曲线通常具有较低的统计量,我们认为滞后的测量没有很好的准确性。
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数据2和3.给出了71个已知-的滞后和发光度之间的关系斯威夫特根据该BAT数据暴。表格2通过通道和光度的不同组合测得的滞后之间总结线性相关系数。我们使用其中使用由Guidorzi等人分析的峰值亮度和可变性相关性的最大似然法。2006年[22]。这个方法说明了和误差和样本方差[23]。参数为幂律的归一化、指数和的方差()。表格3.显示配件的结果。在计算和配件中,没有使用GRB060614A的结果。这是因为GRB060614A的滞后比滞后光度关系预期的要小[24]。结果表明,各向同性峰亮度负的信道的所有组合的光谱滞后相关。The best fit power-law index of the lag between the 50–100 keV band and the 15–25 keV band and the luminosity is用对数方差0.78。在这种情况下的线性相关系数是用的62样本大小(0.2%零概率)。因此,我们得出的结论是滞后并与光度之间的相关性斯威夫特伽马线暴样本。
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(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
数字4示出了滞后光关系覆盖有休息时间和X射线余辉的发光度[14]。我们将Lag31的结果用于绘图。这是因为连续的能量带之间的滞后显示出低的显著值。另外,由于通道4的光曲线一般都是低信噪比,所以通道4和其他通道之间的延迟采样量较小。
结合我们的结果和Dianotti等人2013年的最新报告,我们增加了具有延迟和提示发射光度值以及x射线余辉特性的样本[[endnoteref: 3]]。25]。由于幂律拟合的结果,最适合的参数 与。的相关系数是-0.96与32的样本大小,我们证实,这两个关系为-1通过苏丹娜等人所建议的幂律指数相连。2012 [14],具有较大的样品。
4。讨论
我们的大known-样品确认各向同性光度负的光谱滞后(图相关2和3.)。的线性相关系数是-0.4 -0.5之间。这些结果表明,大部分的长暴的是与滞后光度关系是一致的。然而,拟合的结果显示样本方差在0.7到0.9之间。这表明,样本从最佳拟合线上显示出显著的散点。
即使考虑散点,GRB060614A也远离最佳拟合线。我们的结果证实了GRB 060614是一个真实的离群值[24]。
结合持续时间本身可能不足以区分不同类别的grb这一事实[26,我们认为需要从提示和余辉特性的多个方面来研究和分类GRBs。
我们预计大宗洛仑兹因子根据Lu等人的论证,取Lag31的平均值~0.6秒[27]: 在哪里和表明 假设源框峰值能量,体积洛伦兹因子估计为115的240kev(典型的观测峰值能量为80kev斯威夫特GRBs),一种源框架能量of 75 keV, and redshift of 2.
数字4提出了滞后光度关系较Dianotti关系明显的扩展。虽然这两种关系的联系仍然令人费解,但这可能暗示了理解提示和x射线余辉发射之间的物理关系的重要线索。
五,结论和总结
我们计算了40个已知的光谱滞后斯威夫特暴除了先前计算的31层暴。我们发现,我们的大部分样本遵循样本的分散滞后光关系。我们还证实,休息时间,并在X射线余辉的亮度之间的负相关关系很好地延伸到提示发射的滞后光度关系。
利益冲突
作者宣称没有关于本文的发布利益冲突。
致谢
作者想感谢的意见和物质生活水平提高了纸张的建议匿名裁判。这项工作得到了支持费米游客的调查程序,也部分地由格兰特在急救科研KAKENHI格兰特没有支持。24103002。
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