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长伽马射线暴的宇宙学发生率、光度函数及内禀相关性

高能天体物理现象 2014-11-20 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

我们计算了2007年4月至2009年8月期间由BAT仪器探测到的207次Swift爆发事件的持续时间和光谱参数,其中包括67次有红移测量的事件。这是对我们从GRB041220开始的425次Swift伽马射线暴(其中147次有红移)目录的首次补充。这一完整且广泛的数据集,采用统一方法进行分析,使我们能够对伽马射线暴的内禀能量、硬度、持续时间和红移进行精确普查。我们推导出的伽马射线暴世界模型很好地再现了Swift及Swift之前卫星的观测结果。与宇宙恒星形成率相比,我们估计只有约0.1%的大质量恒星以明亮伽马射线暴的形式爆发。有强烈证据表明Swift样本在中等和高红移处存在演化,并且我们可以在5西格玛置信水平上排除这是由于伽马射线暴光度函数演化所致。相反,Swift样本表明存在一种对低金属丰度的适度偏好,这体现在率密度随红移的增加上。通过严格处理多变量数据和选择效应,我们发现E_iso与E_pk之间存在真实的内禀相关性(可能还与持续时间相关);然而,这种相关性并非一个狭窄的对数-对数关系,其观测表现强烈依赖于探测器。我们还估计了高红移发生率(红移超过5的伽马射线暴占3%–9%),并讨论了大量缺失的低E_pk XRF群体以及可能大量缺失的短持续时间伽马射线暴群体的程度,后者将由EXIST探测。

关键词

引用

@article{arxiv.0910.3341,
  title  = {The Cosmic Rate, Luminosity Function and Intrinsic Correlations of Long GRBs},
  author = {Nathaniel R. Butler and Joshua S. Bloom and Dovi Poznanski},
  journal= {arXiv preprint arXiv:0910.3341},
  year   = {2014}
}

备注

23 pages, 11 figures, 4 tables; Accepted to ApJ