短伽玛暴的再分类及经验光度关系研究

Four empirical relations including luminosity-spectral lag, luminosity-relative spectral lag(RSL), peak energy-isotropic energy and peak energy-isotropic luminosity are to be built for short gamma-ray bursts with known redshift in this project. Firstly, we will examine if the luminosity relations of short bursts are similar to the corresponding ones of long bursts and the discrepancy of special short bursts with these relations.Secondly, the new luminosity relations gotten here are combined with long-burst relatons to apply for cosmological studies such as the accelerating expansion and the features of dark energy,etc.. Based on the new luminosity relations of short bursts, we shall analyse the reclassifications of all kinds of short bursts and median bursts in the observer frame and the source frame, and then investigate their host galaxies, luminosity functions and star formation rates. In summary, this project is expected to offer a scientific evidence of short burst classification, and can help learn the radiation mechanisms, progenitors and properties of host galaxies and so on. Furthermore, investigations in the project will prompt the cosmological use of gamma-ray bursts. Considering the constructing Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) in Guizhou province, this project is hopefully to bring up the local astronomical talents, especially the graduates, postgraduates and young teachers of radio astronomy.

本项目基于红移已知的短伽玛暴样本(N>19)，研究短暴的四个经验光度关系，即光度-时延关系、光度-相对时延关系、峰值能量-各向同性能量关系及峰值能量-各向同性光度关系。考察短暴的光度关系是否和长暴的相同以及各类特殊"短暴"（经典型、延伸辐射型、短暴特征型"长暴"、长暴特征型、负能谱延迟型）对光度关系的差异。利用新的低红移短暴的经验光度关系，与长暴联合研究宇宙的加速膨胀及暗能量性质。基于短暴的经验光度关系，讨论各类短暴和中间类型暴在观测者坐标系和源静止系中的再分类情况，研究各种短暴的寄主星系、光度函数及恒星形成率。综上所述，本项目将对短暴（尤其是特殊短暴）的分类提供科学依据，对长、短两类暴的辐射机制、起源本质、寄主星系性质认识具有重要学术价值。本项目有助于推进伽玛暴宇宙学的深入研究。鉴于国家重大科技基础设施FAST正在贵州建设，该项目对培养当地（射电）天文人才队伍具有现实意义。

随着红移已知的短伽玛暴的数目越来越多，研究短暴的光度关系已经成为可能。我们利用所有红移知道的短暴样本（开始N=19，当前N=35），首次得到短伽玛暴的光度-相对时延关系、峰值能量-各向同性能量、峰值能量-喷流校正能量关系及峰值能量-各向同性光度关系。除了峰值能量-各向同性光度关系外，我们发现短暴和长暴的这些能量存在较大差异，延伸辐射型、短暴特征型“长暴”、长暴特征型短暴对这些光度关系也有不一致的表现；而且延伸型长暴和短暴的光度关系也不相同，他们与经典长短暴的光度关系有明显不同。研究发现，上述各种能量/光度关系可以用来对伽玛暴进行再分类，并且可以作为理解不同伽玛暴物理过程可能的有效探针。同时，我们利用余辉动力学模型对这些不同类型的伽玛暴射电余辉进行了深入的原创性研究，提出了一个非常有用的寄主星系流量估算公式，即寄主星系流量与余辉峰值流量比方法。该方法可以有效地估算不同射电频段的寄主星系流量大小，从而排除寄主星系的干扰，大大地提供伽玛暴低频射电余辉的探测率！我们还提出运用伽玛暴双成分喷流模型对射电余辉的再增亮现象进行解释，从而为人们理解余辉物理过程提供了一种新途径，并非所有伽玛暴的增亮都是正向和反向激波过程导致的。本项目将对短暴（尤其是特殊短暴）的分类提供科学依据，对长、短两类暴的辐射机制、起源本质、寄主星系性质认识具有重要学术价值。鉴于国家重大科技基础设施FAST正在贵州建设，该项目对培养当地（射电）天文人才队伍具有现实意义。