宇宙中的第一批伽马射线暴

伽马射线暴（GRBs）是终极的宇宙灯塔，能够照亮宇宙最早的纪元。这类事件能否探测红移z $\sim$ 20处、宇宙黑暗时代末期第一批恒星的性质？以往对星族III伽马射线暴的研究仅考虑了其前身星弥散遗迹H II区中的爆发，或是能量远超迄今观测到的爆发。但产生最高红移伽马射线暴的过程很可能重置了其局域环境，形成了远比迄今相对论性喷流模型所模拟的更为复杂的结构。这些结构会极大地影响余辉的光度，进而影响可探测到的红移。我们现在模拟了星族III伽马射线暴在H II区、星风以及恒星在产生暴的过程中抛射出的致密壳层中的余辉。我们此前工作中使用的模型已得到扩展，纳入了反向激波、逆康普顿冷却以及暴风波的球面效应和集束效应的贡献，并适用于多种喷流周介质密度轮廓。我们发现，各向同性等效能量E$_{\mathrm{iso},\gamma} =$ 10$^{51}$ - 10$^{53}$ erg的伽马射线暴将在红移z $\gtrsim$ 20处被下一代近红外和射电天文台观测到。在许多情况下，暴的环境以及由此推断的前身星类型，可以从余辉光变曲线中推断出来。尽管一些星族III伽马射线暴目前可被Swift和甚大阵列观测到，但探测它们的最佳策略将是未来的任务，如EXIST和JANUS，它们拥有大巡天面积以及星载X射线和红外望远镜，可以从爆发瞬间追踪其近红外流量，从而确定其红移。