HETE-2 衛星による GRB020813 の観測
佐藤 理江、坂本 貴紀、河合 誠之、吉田 篤正A、松岡 勝B、白崎 裕治C 、玉川 徹D 、鳥居 研一E 、鈴木 素子、
浦田 裕次、山本 佳久、中川 友進A 、山崎 徹A 、G. R. Ricker F 、E. E. Fenimore G 、他 HETE-2 チーム
東工大、青学大A 、宇宙開発事業団B、国立天文台C、理研D、大阪大E、MITF、LANLG
GRB 020813 とは
GRB 020813 は、2002 年 8 月 13 日 02:44:19.17 UTC に発生し、HETE-2 衛星の FREGATE、WXM、SXC の 3 つの検出器で
検出された、非常に明るく、継続時間の長い (> 125 秒) ガンマ線バーストである。その位置座標は WXM による機上位置決めに
よって決定され、GCN (GRB Coordinate Network) を介して、バースト発生から 4 分 14 秒後に報告された。
バースト発生から 113 分後には α=19h46m41s.88、δ=-19゜36´05.1” (J2000.0) の位置に、Fox らによって可視光対応天体が発見
された。その後 多くの追観測が行われ、可視光分光観測によって、その赤方偏移は z ~1.25 と決定された。
観測
HETE-2 が捉えた GRB020813 の発生直後~約 130 秒後の
ライトカーブ。(上から WXM: 2-5 keV, 5-10 keV, 10-17 keV,
17-25 keV, FREGATE: 6-40 keV, 6-80 keV, 32-400 keV,
横軸: バースト発生からの時間 (秒)、縦軸: Count 数)
議論
“line of death” 問題
<理論>
Synchrotron shock model (SSM) → α< -2/3 ( “line of death” )
“fast cooling” の場合、 synchrotron cooling の時間スケールは、
バーストパルスの継続時間よりも短い → α> -3/2
→ low-energy photon index: -3/2 <α< -2/3
<観測>
BATSE の観測から α> -2/3 の GRB が発見された (Preece et al.
1998)。 しかし、BATSE のエネルギー下限値が 30 keV であるため
Epeak が低くなると、精度良く α を決定できないという問題がある。
→ エネルギー下限値 2 keV の HETE では?
約 5 秒間隔、23 個の領域に区切り、それぞれの領域について
スペクトル解析を行った。
解析
バースト発生直後~約 130 秒後のデータを 23 個の領域に
区切り、それぞれの領域についてスペクトル解析を行った。
fitting には power-law (PL), cutoff PL, GRB model (※) を
用い、もっともよく合う結果を適用した。
HETE データから得られた Epeak vs. αの関係図: 青色の点は cutoff PL,
黄色い点は GRB model で fit。破線は line of death, 点線はα = -3/2 。
HETE でも、line of death を超えてしまう時間帯が観測された。
→ “line of death” 問題は検出器の問題ではなく、我々が まだ GRB 本体
の放射メカニズムについて正しく理解できていないことを示唆する。
残光との結びつき
HETE データを使って、GRB 発生直後~終わりまでのライトカーブを描き、
prompt emission から残光放射への結びつきがあるかを探る。
Chandra 衛星による、バースト発生 21.02 ~ 42.67 時間後のX 線残光の
減光べきは -1.42±0.05 であった (Vanderspek et al. 2002)。一方、可視
残光観測からは、GRB 発生から14 時間後のライトカーブに折れ曲がりが
発見され (jet-break)、べきは -0.8 → -1.4 と変化した (Covino et al. 2003)。
Jet-break
ここで α: low-energy photon index, β: high-energy photon index,
Epeak : νNνスペクトルにおける peak energy を示す。
βの値が、他の GRB (β< -2) と比較して flat である。
Epeak と energy flux の peak の位置がずれている。
(※) GRB model
f(E) = A(E/100)α exp (-E(2+α)/Epeak)
if E>(α-β)Epeak/(2+α) ≡ Ebreak
f(E) = A{(α-β)Epeak/[100(2+α)]}(α-β) × exp (β-α)(E/100)β
if E≧(α-β)Epeak/(2+α)
-1.42
HETE + Chandra のライトカーブ: 丸点は HETE、星は Chandra のデータ
オレンジ色は Chandra とスペクトルのべきが誤差の範囲内で一致する点。
結果として、Chandra のデータと HETE のデータを結び付けることは難しく、
残光の放射と結びついているという強い証拠を得ることはできなかったが、
スペクトルのべきが一致している点もあり、残光成分が観測されたのかも
しれない。
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