научная статья по теме ПОИСК БЛИЗКИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК КОРОТКИХ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ И ЛОКАЛИЗОВАННЫХ С ХОРОШЕЙ ТОЧНОСТЬЮ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ BATSE/IPN Астрономия

Текст научной статьи на тему «ПОИСК БЛИЗКИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК КОРОТКИХ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ И ЛОКАЛИЗОВАННЫХ С ХОРОШЕЙ ТОЧНОСТЬЮ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ BATSE/IPN»

УДК 52-732

ПОИСК БЛИЗКИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК КОРОТКИХ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ И ЛОКАЛИЗОВАННЫХ С ХОРОШЕЙ ТОЧНОСТЬЮ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ BATSE/IPN

© 2010 г. Я. Ю. Тихомирова1*, А. С. Позаненко2, К. С. Орли3

1Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Москва 2Институт космических исследований РАН, Москва 3Калифорнийский университет, США Поступила в редакцию 05.06.2009 г.

Собраны наблюдательные данные, накопленные до эксперимента Swift, для проверки возможной связи коротких гамма-всплесков с галактиками с малым красным смещением. Использованы данные экспериментов BATSE/IPN по коротким гамма-всплескам, локализованным с хорошей точностью, и каталоги галактик SDSS DR5 и PSCz. Покрытие неба каталога PSCz позволило провести поиск родительских галактик для выборки 34 коротких гамма-всплесков. В областях локализации шести всплесков найдены одна или более галактик, однако вероятность случайного попадания каждой из них велика. Избыток близких галактик в совокупной выборке не обнаружен. 90%-й предел значимости соответствует тому, что не более 7% коротких гамма-всплесков может рождаться в близких галактиках выборки PSCz. Оценку верхнего предела в несколько процентов можно считать справедливой в объеме z = 0.015—0.025. По результатам поиска сделаны оценки нижних пределов величины изотропной энергии гамма-всплеска EYiso для 31 короткого всплеска исследуемой выборки. Значения находятся в пределах 1.0 х 1047 —2.7 х 1049 эрг. Обсуждается возможная доля вспышек от магнетаров в исследуемой выборке коротких гамма-всплесков. Покрытие неба каталогом SDSS на данный момент оказалось недостаточно для проведения аналогичного анализа.

Ключевые слова: гамма-астрономия, гамма-всплески, SGRs.

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря обширным наблюдениям в разных областях спектра установлено, что мягкие длинные (>2 c) гамма-всплески рождаются при коллапсе массивных звезд. Прогресс в понимании происхождения коротких жестких гамма-всплесков не такой быстрый, отчасти из-за более низкого темпа их регистрации (Джерэльс и др., 2008).

Осуществляемый сейчас эксперимент Swift и другие действующие эксперименты регистрируют порядка десятка коротких гамма-всплесков в год. Установить их возможные родительские галактики удается только в нескольких случаях. Вместе с тем до запуска эксперимента Swift (до 2004 г.) несколько сотен коротких гамма-всплесков было зарегистрировано в эксперименте BATSE (Пасие-сас и др., 1999) с типичной ошибкой локализации порядка нескольких градусов, а для нескольких

Электронный адрес: jana@bes.asc.rssi.ru

десятков локализацию удалось установить с помощью системы IPN (Орли и др., 1999а,б, 2006) с точностью порядка угловой минуты. Эти данные позволяют проверить возможную связь между короткими гамма-всплесками и галактиками на малых красных смещениях.

Недавние наблюдения экспериментов Swift, HETE-2, Chandra и сопряженные наблюдения в оптике обнаружили очевидную связь между несколькими короткими гамма-всплесками и галактиками на умеренных красных смещениях (Бергер и др., 2005; Джерэльс и др., 2005; Фокс и др., 2005). Это эллиптические и спиральные галактики с z ~ 0.2, изотропная энергия EYiso всплесков составляет от 1.1 х 1048 до 3.0 х 1051 эрг. Это открытие свидетельствует в пользу модели рождения коротких гамма-всплесков при слиянии двойных нейтронных звезд или черных дыр (Эйчлер и др., 1989). Кроме того, результаты Шефера (2006) и Бергера и др. (2007)

доказывают, что короткие гамма-всплески рождаются даже на более далеких красных смещениях.

Однако Танвир и др. (2005) обнаружили корреляцию между областями локализации коротких гамма-всплесков и галактиками в локальной Вселенной, показывающую, что от 10% до 25% этих всплесков рождается на красных смещениях z < 0.025. Была использована выборка нескольких сотен коротких гамма-всплесков, зарегистрированных экспериментом BATSE (Пасиесас и др., 1999) и каталог галактик IRAS PSCz (Саун-дерс и др., 2000).

В это же время была зарегистрирована гигантская вспышка от источника повторяющихся гамма-всплесков SGR 1806-20 (Орли и др., 2005; Пэлмер и др., 2005), которая показала, что значительная часть коротких гамма-всплесков может порождаться внегалактическими магнетарами, т.е. иметь совсем иную природу. Энергия таких вспышек составляет (2—7) х 1046 эрг(Фредерикс и др., 2007). Попытки выявить такую субпопуляцию среди коротких гамма-всплесков были предприняты несколькими группами. Попов, Штерн (2006) на основе поиска всплесков от близких спиральных галактик в выборке BATSE, и Лаззати и др. (2005) на основе анализа спектров 76 всплесков BATSE сделали вывод, что число всплесков от источников повторяющихся гамма-всплесков в выборках коротких гамма-всплесков не превышает единичных процентов. Результаты Накара и др. (2006) и Офека (2007), использовавших данные IPN по гамма-всплескам, предполагают ~15% как верхний предел. Накар и др. (2006) провели поиск близких галактик в областях локализации шести коротких гамма-всплесков, зарегистрированных с помощью IPN, и не нашли таковых. Офек (2007) использовал выборку десятков коротких гамма-всплесков, зарегистрированных с помощью IPN, для поиска совпадений с 316 яркими спиральными галактиками и обнаружил лишь одно совпадение, которое может быть случайным.

Мы используем все имеющиеся данные BATSE и IPN по хорошо локализованным коротким гамма-всплескам для поиска родительских галактик и популяции на малых красных смещениях. В качестве выборок близких галактик мы используем каталоги SDSS DR5 и PSCz.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДАННЫЕ И ПРОЦЕДУРА ПОИСКА

Система IPN использовала время регистрации гамма-всплеска для установления его небесных координат методом триангуляции. Регистрация всплеска двумя или более инструментами дает на небесной сфере кольцевую область локализации,

которая пересекает круговую область локализации, полученную прибором BATSE (радиус которой составляет несколько градусов), и уменьшает тем самым итоговую область локализации примерно в 30 раз. В случае, если гамма-всплеск регистрируется тремя или более инструментами системы IPN, триангуляция дает одну или две очень маленькие области локализации.

В 1990—2000 гг. с помощью системы IPN были получены данные о 39 гамма-всплесках, которые были классифицированы как короткие (табл. 1). Большая часть этих гамма-всплесков была зарегистрирована и в эксперименте BATSE, все всплески существенно ярче его порога регистрации. Предельная глубина выборки менялась со временем, так как в разное время систему IPN составляли разные аппараты с разной чувствительностью. Мы используем 3<г-область ошибки BATSE, радиус

которой г3а = 3^J<Tgtat + ofys, где (Tsys = 1?6 — систематическая ошибка, а astat - статистическая ошибка (Пасиесас и др., 1999). 3<г-кольцо локализации IPN имеет центр в точке с прямым восхождением а, склонением ô и радиусами R ± ôR (табл. 1 ). Восемь из 39 всплесков по нашим оценкам имеют область локализации меньше 0.003 кв. град, пять всплесков — 0.003—0.1 кв. град, 20 всплесков — 0.1 — 1 кв. град и шесть всплесков — 1 —10 кв. град.

Мы использовали каталоги SDSS DR5 (Эдель-ман-Маккарти и др., 1999) и PSCz (Саундерс и др., 2000) как обзоры галактик. SDSS DR5 — наиболее глубокий обзор с оцениваемыми красными смещениями до z ~ 0.5, покрывающий 1/4 неба. PSCz представляет данные по галактикам до z ~ 0.1, покрывая 84% неба. На малых галактических широтах обзор PSCz (IRAS) более полный, чем другие близкие обзоры.

Ни одна из 39 рассматриваемых областей локализации коротких гамма-всплесков не покрывается полностью обзором SDSS DR5. Десять областей покрываются частично, и только три — больше, чем наполовину. Обзор не дает достаточных данных для нашего поиска.

Области GRB 931205, 971218, 980310B, 981226 и 010119 не покрываются обзором PSCz, однако этот обзор может быть использован для поиска в остальных 34 полностью покрываемых областях локализации. Распределение галактик каталога PSCz в зависимости от красного смещения имеет максимум на z ~ 0.015 (62.5 Мпк) и может считаться условно полным в этом объеме. Однако каталог содержит галактики до z ~ 0.1. Оценки ожидаемого числа случайных попаданий галактик в локализацию определенной площади и вероятностей мы делали без учета распределения по z, если это не оговорено дополнительно.

ПОИСК БЛИЗКИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ГАЛАКТИК 245

Таблица 1. Короткие гамма-всплески, зарегистрированные системой Приведены данные локализации и

оценный размер области локализации

Дата и время гамма-всплеска Локализация BATSE, круг Локализация 1РЫ, кольцо Область локализации, кв. град

а\ «2 ¿2 Ri Д2 ÔRÎ ÔR2

а (5 0"stat

1991.06.26 07h 15m13s 133.38 7.72 1.27 134.557 18.501 10.164 2 х Ю-2 0.478

1992.04.14 23 22 41 112.5 -73.72 1.57 331.028 -9.164 87.724 7 х Ю-3 3.4 х 10- 4

189.386 2.413 89.759 4 х Ю-3

1992.09.03 00 49 17 61.97 -68.37 0.75 338.732 -0.549 88.165 0.01 0.219

1993.01.06 15 37 39 6.08 2.0 0.53 345.556 12.984 21.048 0.021 0.376

1993.03.29 03 09 25 179.25 -8.65 0.94 148.09 -13.723 35.582 1 х Ю-2 0.128

1993.04.28 01 07 12 129.85 -55.45 1.68 143.9 -12.085 46.202 5 х 10~3 0.138

1993.09.05 03 26 30 310.95 -1.22 0.63 335.615 17.389 28.629 5.8 х Ю-3 0.113

335.616 17.397 28.635 7 х Ю-3

1993.10.17 01 17 49 181.44 -83.11 0.65 162.389 -24.11 58.979 0.003 0.061

1993.12.05 14 59 51 15.56 66.49 2.22 347.108 35.133 38.364 1.8 х Ю-2 0.59

1994.07.17 03 24 29 109.80 12.93 0.71 130.246 -40.076 54.328 6 х Ю-3 0.118

1995.01.08 02 04 20 17.71 -12.94 3.58 320.718 -47.219 57.551 1.5 х Ю-2 0.704

1995.02.10 02 20 21 154.55 -27.48 1.15 155.444 25.748 53.632 8 х Ю-3 0.187

1995.02.11 02 24 57 9.51 52.65 1.08 335.804 -25.124 85.83 6 х Ю-3 0.127

1995.06.20 00 44 33 45.72 6.13 1.49 21.969 64.638 61.737 1.9 х Ю-2 0.500

1995.08.05 03 44 14 79.86 -39.38 1.75 337.035 -80.272 48.132 2 х Ю-2 0.359

1996.03.19 14 26 33 94.84 -47.72 2.01 352.443 -73.674 48.164 5 х Ю-2 1.549

1996.08.03 18 45 22 338.02 -50.13 1.93 340.865 -40.801 12.019 1.4 х Ю-2 0.439

1996.10.17 11 16 43 37.16 -10.68 2.89 354.974 -32.029 40.759 2.6 х Ю-2 0.94

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»