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2012-10-17

寻找可能混迹于伽玛暴中的河内辐射源

归档于: 天文空间科学, 知识理论 @ 1:16 pm

在BeppoSAX卫星升空运营之后,伽玛射线暴起源于宇宙学距离已经成了公认的常识。这其中的证据很多,比如伽玛暴在天空中的分布是各向同性的,爆发的余辉符合宇宙学起源模型的预言,更且相当一部分爆发已经有了确切的红移测定。但是是否存在这样一种可能,也就是银河系内的某些瞬变辐射源也混入了已知的伽玛暴之中呢?

这样的事情确有先例。比如2008年就有文献认为,一个先前标称为伽玛暴的爆发实际上起源于银河系之内。更加奇怪的是,这个河内瞬变源的光变曲线表现为快速上升指数下降,与典型的伽玛暴一样。这说明某些河内事件也可以产生类似伽玛暴的行为。

受到这个瞬变源的启发,最近的一篇论文就是希望在已知的伽玛暴中排查可能的河内源。为了保证样本在天空中是均匀分布的,本工作只考虑了雨燕卫星探测到的爆发,时间上则是截止到2011年2月底。同时由于之前河内源只表现过快速上升指数下降的行为,人们并不清楚是否还有其他面貌的河内瞬变现象,文中筛选的样本都是具有快速上升指数下降的光变曲线的。

这样的爆发一共有111个,共分为5类,首先其中有34个具备可靠的红移测量,必然位于河外无疑,所以可以无视。剩余的77个爆发中,另外有18个存在各种间接的红移证据,其中包括6个具有高红移特征的爆发以及12个具有其他间接红移测量的爆发,这样河内源只能从最终剩余的59个爆发中筛选。在这59个爆发中,只有49个的光变曲线呈单峰快速上升指数下降结构,其余10个拥有多峰结构的爆发又被单独归为一类。(为什么不考虑多峰爆发?文中并未说明原因,难道因为先例是单峰,就不考虑多峰的可能性了?)

排查可能的河内源的方法是检验爆发分布的各向异性,确切地说是计算样本银道坐标的偶极和四极矩分量。不过在研究样本之前,首先需要确定观测本身的各向异性程度。利用雨燕的爆发探测器BAT的掩模元函数以及观测时间,可以得到卫星的曝光图:

图片来源:Tello et al. 2012

另一个需要查明的问题是随机分布的辐射源应有的偶极和四极矩形态。这项工作是借助Monte Carlo模拟生成一系列数量与样本相当且均匀分布在球面上的点源来确定相关的概率分布函数的。此外还需要确定雨燕卫星探测到某一随机辐射源的概率,文中采用了Metropolis-Hastings来计算它,具体方法在此不赘述,有兴趣者不妨参阅论文本身。

将真实样本的偶极和四极矩与模拟生成的随机样本比较发现,二者之间确实存在超过2 σ的差异,虽然谈不上确认了明显区分的存在,但是也不能轻易忽略。由此得出的结论是,除了已经得到确认的第一个事例以外,其他伽玛暴也未必都是货真价实的,很可能有河内源混迹其中。

不仅如此,混入的河内源比例很可能并不低,最高可达三分之一以上。那么这些河内源的真身是什么?人们现在对其所知甚少。由于银盘消光影响,许多低银纬爆发的后续观测做得并不好,由此可能就忽略了一些实际发生在银河系内的未知现象。过往的爆发已经很难再进行研究,不过也许因为这项工作,未来的观测者不会再轻易忽视银盘附近的“伽玛暴”。

再大胆地设想一下,先前有众多理论将伽玛暴解释为河内现象,从奥尔特云中的彗星碰撞到银晕中子星爆发不一而足。在Beppo-SAX时代发现爆发余辉进而是红移之后,这些模型基本被人弃置。但是如果确实有大量起源于银河系以内的事件被当成伽玛暴记录在案,是否应该重新考虑它们?另外银河卫星探测到的GRB 880205吸收线也是疑难一桩,这个爆发是否也有可能是混迹伽玛暴中的河内事件,而且吸收线确实如当年的猜测一般,是与中子星相关的?

当然,如果这两个问题的答案都是“是”,新的问题会接踵而来:先前并没有什么迹象说明有大量蒙混过关的伽玛暴,因此这些实为河内现象的爆发除了光变与宇宙学距离上的伽玛暴一致以外,还必须遵循后者的一系列统计关系,这对相关理论提出了强烈的限制。不论如何,筛选并解释混迹伽玛暴中的河内辐射源都是一个很有意思的话题,不妨继续保持关注。

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