基于大样本 Swift 长伽马射线暴率与宇宙恒星形成历史关系的再探

长伽马射线暴（LGRB）率与宇宙恒星形成率（CSFR）之间的确切关系，对于将 LGRB 用作宇宙学探针至关重要。本工作中，我们收集了由 371 个具有已知红移与瞬时辐射性质 Swift LGRBs 组成的大样本。我们首先比较了这些暴在不同红移区间的静止系瞬时性质，发现 $L_{\mathrm{iso}}\gtrsim10^{51}\,\mathrm{erg\, s^{-1}}$ 的 LGRB 光度在 $z\sim1$ 与 $z\sim4$ 间红移演化可忽略。随后，利用大规模宇宙学流体动力学模拟 Illustris 得到的 CSFR，我们计算了不同金属度阈值下 LGRB 的累积红移分布。与样本比较后发现，在红移 $0<z<3$ 间，$0.3\,Z_{\odot}\leqslant Z_{\mathrm{th}}\leqslant1.0\,Z_{\odot}$ 的中等阈值预测与样本一致；而在 $3<z<5$ 较高红移处，所有金属度阈值均良好拟合数据。改用基于观测的经验模型时，预测也呈现相似结果。通过与 $0<z<1$ 间观测 LGRB 宿主星系金属度分布比较，我们确认超太阳金属度星系中 LGRB 的产生受到抑制。然而，考虑到 $z\gtrsim3$ 处显著比例的恒星诞生于亚太阳金属度环境，我们建议在此红移范围内，作为一级近似，LGRB 可用作 CSFR 的直接示踪物。