POLAR在轨观测数据分析方法以及伽玛暴偏振相关问题研究

More than 40 years have been passed since the discovery of gamma ray bursts (GRBs), but their progenitors and creation mechanism still remains a mystery. It is well accepted that the measurement of the polarization level of GRB's prompt emission has a great potential in revealing the creation mechanism of GRBs. The space-borne Compton polarimeter POLAR developed by Chinese institutions and European institutions, which is supposed to be launched in 2015, is dedicated to measure the linear polarization of the prompt emission of GRBs with high sensitivity. Mass of observation data will be produced every day, which needs to be analyzed to obtain the physics results. This project will focus on the study of the data analysis methods of the in-orbit observation data and perform the analysis of the early observation data to obtain the polarization information; furthermore, the polarization information extracted from POLAR data will be used to study the polarization related issue of GRBs, which might bring breakthroughs to the research of GRBs.

伽玛暴发现至今已40多年，但其起源与喷流机制至今依然是未解之谜，伽玛暴偏振的测量对喷流机制的确定有着至关重要的作用。中欧合作研制的伽玛暴偏振探测器POLAR是专门用于探测伽玛暴偏振的探测仪器，计划于2015年发射升空。POLAR入轨后每天将产生大量的科学数据，将这些观测数据转化为科学产出，离不开对数据的分析与对观测结果的研究。本项目拟主要进行POLAR在轨观测数据的分析方法研究和误差研究，并完成前期在轨观测数据的伽玛暴偏振信息的提取。此外，本项目还将利用POLAR偏振测量结果开展伽玛暴偏振相关的理论研究，以争取在伽玛暴偏振研究领域取得突破。

伽玛射线暴是来自于宇宙空间的伽玛射线短时间内大爆发的现象，是迄今为止人们观测到的最剧烈的高能天体物理现象，其剧烈程度可能仅次于宇宙大爆炸。自1967年由美国的Vela军事卫星偶然发现（观测结果于1973发表）以来，伽玛射线暴就以其短时间、高能量、远距离、复杂的光变和谱态等显著特征引起人们广泛的关注。40多年以来，国际已经先后发射了多颗载有伽玛暴探测器的天文卫星，观测的伽玛暴个数已达几千个，然而伽玛暴的喷流机制至今还是天体物理领域中的未解之谜。不同的模型对伽玛暴喷流过程产生的瞬时辐射伽玛射线的偏振度有不同的预言，因此对伽玛暴偏振信息的测量对伽玛暴喷流的理论模型的确定有着重要的作用.中科院高能所粒子与天体物理中心与欧洲合作单位共同研制伽玛暴偏振仪POLAR是专门用于测量伽玛暴偏振的探测器仪器， 其探测器采用了1600根封装在25个不同探测器模块的低z的塑料闪烁体作为探测器敏感材料，并使用25个紧凑的高灵敏度的64像素多阳极光电倍增管H8500作为闪烁光的探测器件，通过测量偏振光子在塑料闪烁上的Compton散射的各项异性性来实现对偏振度的测量。POLAR探测器于2016年9月15日随天宫2号发射升空，升空后进行了一些列的在轨标定， 在半年内探测到了50多个伽玛射线暴。 .本项目主要完成对内容有: 开发了POLAR的探测器真实响应的模型，对探测器进行模拟; 研究了POLAR地面的标定方法，进行了偏振响应标定，能量响应标定， 获得了POLAR的地面标定参数，建立了标定数据库； 研究了使用Na22放射源的在轨标定方法，开发了标定软件，分析了在轨标定数据，获得了在轨标定参数; 开发了POLAR 在轨数据中心；研究了POLAR的能量重建方法， 提出了探测器串扰，非均匀性等参数的修正方法，并运用提出的方法对在轨数据进行分析。