短伽玛射线暴光学数据的分析与统计研究

Short duration gamma-ray bursts (SGRB) are thought to be originated from neutron star merger (at least one neutron star is involved in the merger). Since 2005, the Swift satellite has localized more than 100 SGRBs, ground-based optical telescopes have followed and observed some among them, and a considerable volume of observational data have been archived. People have gotten some informations about the progenitors of SGRBs and related physical processes based on these data. However, because these observations were taken from different telescopes by different groups, there was no uniform method to analyze them. Some data have not been analyzed at all after they were taken for many years. Recent years, so great is the observers’ passion for doing observation on SGRBs around the world, I am also involved in some observational plans to SGRBs. So the observation data will increase in the next few years. This project plan to analyze all public available optical data of SGRBs with an uniform method, and establish a database for all researches around the world. We also plan to use these data for theoretical researches, including the physical processes in neutron star merger, its contribution to the heavy than iron element in our universe, the origin and properties of SGRBs and so on.

短时标伽玛射线暴（短暴）被认为起源于中子星并合（并合过程至少包含一个中子星）。2005年以来，Swift卫星已经定位了100多个短暴，地面的光学望远镜对其中一部分进行后随观测，积累了一定的观测资料。利用这些观测资料，人们对短暴的前身星，爆发相关的物理过程也都有了一定的了解。但是短暴的光学观测，由不同的望远镜，不同的观测组进行，后续的处理方法也没有统一模式。有相当一部分的观测资料，在观测多年以后，仍无人处理。近年来国际上对短暴观测热情很高，包括申请人也将参与未来短暴的观测。未来几年，短暴的观测资料仍将不断增加。因此本项目计划用统一的模式系统处理全部能公开获取的短暴观测资料，建立起一个数据库供国际国内同行使用。我们也计划将这些观测资料应用于中子星并合过程中的物理过程，中子星并合对宇宙超铁元素的贡献，短暴的起源和性质等方面的理论研究。

中子星并合（并合过程至少包含一个中子星）能产生引力波，同时也能产生短时标伽玛射线暴（短暴）和千新星等电磁辐射。本项目的主要研究研究内容为：（一）全面分析公开的短暴的光学、红外数据；（二）通过合作利用国际、国内设备观测新爆发的短暴；（三）系统分析国际上各种设备新增的短暴观测资料；（四）利用短暴光学观测资料研究相关的天体物理问题。本项目基本完成研究目标，取得的主要研究进展包括：（1）系统分析可公开获取的短伽玛射线暴的历史数据，并在GRB 070809、GRB 060505等观测资料中新发现千新星候选体信号。其中GRB 070809中的千新星同时创造多项千新星新的“之最”：观测开始时间最早，温度最低，距离宿主星系最远，我们揭示了其背后的物理起源。GRB 060505是已知中子星并合系统中，从恒星双星形成到最终中子星并合时标最短的，并表明了仅需一百万年左右的双星快速并合通道可能存在。（2）通过仔细分析短伽玛暴的观测资料，在GRB 150424A和GRB 160821B这两个短暴中新发现了存在喷流拐折的证据，得到它们的喷流半张角都约为0.1弧度。通过系统分析近距离短暴，我们发现双中子星并合率很高，并且如果考虑偏轴效应(即短暴喷流不指向地球)，则双中子星并合的探测率能提高一个数量级，与引力波探测所得到的双中子星并合率一致，这极大的提高了短暴／引力波成协事件的探测率。（3）我们利用引力波,短暴和千新星观测资料，展开了多项理论和统计研究工作。如统计现阶段具有红移测量的千新星（及候选体）的性质，发现千新星的光度，温度，抛出物速度等方面的共性及不同，初步得到可能存在分类的迹象。（4）在引力波探测器LIGO第三次正式观测运行O3期间，我们对其中10多个事件进行了后随观测。本项目已在Nature Astronomy, ApJL, ApJ期刊发表论文8篇，得到200多次引用(据ADS)。成果获得2018年度中国“十大天文科技进展”，2021年度中国高被引作者奖。项目负责人受邀作中国天文学会2020年学术年会大会报告《引力波电磁对应体》。.