利用 TSO 以伽马射线暴探测早期宇宙
高能天体物理现象
2019-03-20 v1
摘要
长伽马射线暴（GRBs）是宇宙中最明亮已知的电磁辐射源，在其 3 至 300 秒的瞬时闪现期间（各向同性 X/伽马射线光度高达 10^53 ergs/sec）。它们的余辉在第一天静止系 UV/光学绝对星等为 AB = -30 至 -23。这一明亮的连续谱 nUV-nIR 背景光提供了对 SFR(z) 回溯至首批 Pop III 到 II.5 恒星（预期为大质量且为 GRB 前身星）的最终探针。头 1 至 3 小时内 GRB 余辉光谱将直接测量其宿主星系在再电离时期（EOR）的电离分数 x_i 随 z 的变化，示踪结构增长。由于 R、J >21 波段后续观测有限，仅 28% 的 Swift GRB 有测得红移。约 25% 的 GRB 因宿主星系尘埃吸收而光学暗，但那些 X 射线光谱中 NH 较低者很可能位于 z >7。当前 8-10m 望远镜与即将到来的 ELT 无法及时追踪光学暗 GRB，JWST 或 WFIRST 也无法在 GRB 后 0.5 至 1 天内转向观测。时域光谱天文台（TSO）是一台拟议的探测级 1.3m 望远镜，位于 L2 点，具备 4 波段（0.3 至 5um）成像与光谱（R = 200、1800）以及可快速转向 90% 天区的能力。TSO 将最终利用 z > 6 至 12 的 GRB 作为 SFR(z)、EOR(z) 及可能对最早期（Pop III）恒星核坍缩首次直接探测的最直接探针。
引用
@article{arxiv.1903.07835,
title = {GRBs as Probes of the Early Universe with TSO},
author = {Nial Tanvir and Jonathan Grindlay and Edo Berger and Brian Metzger and Suvi Gezari and Zeljko Ivezic and Jacob Jencson and Mansi Kasliwal and Alexander Kutyrev and Chelsea Macleod and Gary Melnick and Bill Purcell and George Rieke and Yue Shen and Michael Wood Vasey},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.07835},
year = {2019}
}
备注
5 pages, 3 figures, Science White Paper submitted to the Astro2020 Decadal Survey