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河外高能暂现源:事件率密度与光度函数

高能天体物理现象 2015-10-14 v1

摘要

目前已发现多种类型的河外高能暂现源,包括高光度与低光度长时标伽马射线暴(GRB)、短时标GRB、超新星激波突破(SBO)以及无/有相对论性喷流伴随的潮汐瓦解事件(TDE)。本文采用统一方法,系统研究这些暂现源的红移相关事件率密度与整体光度函数(忽略红移演化)。我们引入不同暂现源类型红移相关事件率密度的经验公式,并推导出局部特征事件率密度,该密度亦代表其整体光度函数。长GRB样本量足够大,可揭示整体光度函数的特征,最佳描述为三段幂律。所有其他暂现源均与单一幂律光度函数相符。总事件率密度取决于最小光度,我们得到以下数值(单位:Gpc3 yr1{\rm Gpc^{-3}~yr^{-1}}):光度高于1050 erg s1 10^{50}~{\rm erg~s^{-1}}的高光度长GRB为0.80.1+0.10.8^{+0.1}_{-0.1},光度高于5×1046 erg s15\times 10^{46}~{\rm erg~s^{-1}}的低光度长GRB为16465+98164^{+98}_{-65};对于采用三种不同并合延迟模型(高斯、对数正态与幂律)的短GRB,光度高于1050 erg s1 10^{50}~ {\rm erg~s^{-1}}时分别为1.30.3+0.41.3^{+0.4}_{-0.3}1.20.3+0.41.2^{+0.4}_{-0.3}3.30.8+1.03.3^{+1.0}_{-0.8};光度高于1044 erg s1 10^{44}~{\rm erg~s^{-1}}的SBO为1.91.2+2.4×1041.9^{+2.4}_{-1.2}\times 10^4;光度高于1044 erg s110^{44}~ {\rm erg~s^{-1}}的普通TDE为4.82.1+3.2×102 4.8^{+3.2}_{-2.1}\times10^2 ;Swift发现的TDE喷流在光度高于1048 erg s1 10^{48}~ {\rm erg~s^{-1}}时为0.030.02+0.040.03^{+0.04}_{-0.02}。有趣的是,不同类型暂现源的整体光度函数跨越超过12个数量级,均与指数为-1.6的单一幂律相符。

关键词

引用

@article{arxiv.1509.01592,
  title  = {Extra-galactic high-energy transients: event rate densities and luminosity functions},
  author = {Hui Sun and Bing Zhang and Zhuo Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1509.01592},
  year   = {2015}
}

备注

35 pages, 12 figures, accepted to ApJ