X射线余辉对短伽马射线暴观测角的限制
高能天体物理现象
2024-08-09 v2
摘要
短伽马射线暴(sGRB)余辉光变曲线的观测行为可以揭示相对论性喷流的角结构,并限制观测者的视角θ_obs。无论视角如何,余辉辐射都是由相对论性喷流与其周围环境相互作用产生的。然而,观测到的喷流减速时间以及因此的余辉峰值时间取决于观测者的视角。更大的视角导致余辉峰值更晚,峰值流量更低。我们利用Neil Gehrels Swift天文台X射线望远镜探测到的58个宇宙学sGRB的最早X射线余辉探测,对视角θ_obs与喷流半开角θ_c之比设定了上限。我们采用了幂律角喷流结构,其中能量E(θ)∝θ^{-a},洛伦兹因子Γ(θ)∝θ^{-b}(超出核心区域)。对于这种结构化喷流场景,我们发现要么sGRB在θ_obs/θ_c<1内被观测到,要么其喷流核心物质的初始洛伦兹因子极高(Γ_0>500)。如果考虑平顶喷流结构,对于我们的典型和保守余辉场景,我们分别将90%样本的观测角限制在θ_obs/θ_c<1.06和1.15。对于具有喷流拐点测量值的子样本,假设它们是在轴观测的,我们可以限制Γ_0θ_c≳30。这一确认表明宇宙学sGRB要么在轴观测,要么非常接近其喷流核心,这对瞬时伽马射线产生机制的性质以及未来与引力波(GW)同时探测的sGRB事件发生率具有重要影响,表明它们极为罕见。
引用
@article{arxiv.2406.05297,
title = {X-ray Afterglow limits on the viewing angles of short gamma-ray bursts},
author = {Brendan O'Connor and Paz Beniamini and Ramandeep Gill},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.05297},
year = {2024}
}
备注
Accepted in MNRAS; minor revisions