利用 EXIST 的伽马射线暴探测早期宇宙
摘要
随着 Swift 探测到红移 z=8.2 的 GRB090423，证实了伽马射线暴（GRB）现在可以在（显著）比活动星系核（AGN）更大的红移处被探测到，因此确实可以用作早期宇宙的探针。拟议中的高能 X 射线成像巡天望远镜（EXIST）任务旨在探测并即时测量红移高达 z~18 的 GRB 的软 X 射线（0.1-10 keV）和同步 nUV-nIR（0.3-2.3 微米）成像与光谱，这涵盖（甚至超过）了当前对预期质量巨大且可能为 GRB 源的第三族（Pop III）恒星的估计。根据 Swift 数据推算，EXIST 的灵敏度大约高出 10 倍，可能探测到超过 100 个红移 z>=8 的 GRB，这将为第一批恒星和星系的形成与演化提供直接约束。对于红移 z>=8 的 GRB，其莱曼断裂波长大于 1.12 微米，在触发后约 3000 秒内，对于 AB 星等亮于 24 或 20 的余辉，分别以分辨率 R=30 或 R=3000 获取的光谱将直接探测再电离纪元、星系形成和宇宙恒星形成率。鉴于其灵敏度、空间-光谱-时间覆盖范围和分辨率的无与伦比的组合，拟议中的 EXIST 任务可以探究这些问题以及许多其他问题。在此，我们概述了将 GRB 作为早期宇宙和极端物理学探针的关键科学目标，以及实现 EXIST 这一目标的任务计划和技术准备情况。
引用
@article{arxiv.1008.3280,
title = {GRB Probes of the Early Universe with EXIST},
author = {Jonathan E. Grindlay},
journal= {arXiv preprint arXiv:1008.3280},
year = {2015}
}
备注
8 pages, 4 figures, 1 table. Invited talk at Kyoto Conference (April 2010), "Deciphering the Ancient Universe with Gamma-Ray Bursts". To appear in AIPC (N. Kawai and S. Nagataki, eds.), 2010 in press