grb から期待される ガンマ線光度曲線
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GRBから期待されるガンマ線光度曲線
浅野勝晃(東工大)
t[s]
GeV
100 GeV
100keV
100 MeV
Lightcurve
0 0.1 0.2 0.3
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
GRB 080916C
>100MeV
>1GeV
260keV-5MeV
8keV-260keV
z=4.35Eiso=8.8x1054erg
Long GRB Delay
3GeV
13GeVAbdo+ 2009
Short GRB 090510
Short GRB Precursor Delay
z=0.903Eiso=1053erg
8keV-260keV
260keV-5MeV
>100MeV
>1GeV31GeV, 3.4GeV
Abdo+ 2009
Extra Component: GRB 090510
Band+ Extra PL
GRB 090510 : パイ中間子生成をトリガーとするカスケード
3.4GeV
R=1014 cm=1500
200/
10/ 3
LL
UU
p
B
Synchrotron and Inverse Compton due to secondary electron-positron pairs
Band component
-absorption
Asano, Guiriec & Meszaros 2009Hard spectrum -> Low B -> Low pion production effic.
GRB 090902B
Eiso=4x1054 erg @ z=1.822Abdo et al. ApJ 706, L138
GRB 090902B
f() [erg/cm2/s]
[eV]
e-e+-SYN
Total
R=1014 cm, =1300, Up/U=3, UB/U=1
-SYNe-e+-IC
Band-comp.
102 104 106 10810-7
10-6
10-5
Asano, Inoue and Meszaros 2010
Naked Eye GRB
GRB080319B
Eiso ~ 1054erg
Racusin+ 2008
Naked Eye もハドロンで説明可能
f() [erg/cm2/s]
[eV]
e-e+-SYN
Total
R=1016 cm, =1000, Up/U=45, UB/U=3
e-e+-IC
Band-comp.-SYN
p-SYN
-SYN
100 102 104 106 108 1010 1012
10-7
10-6
10-5
定常計算
Asano, Inoue and Meszaros 2010
時間発展コード
• ハドロンカスケードの効率、対生成による光学的深さは定常近似に基づいている。
• 時間発展の効果を取り入れることで、現在要求されている莫大な陽子の量を減らせないか?
• シェルの膨張や磁場の時間発展。• 対生成・自己吸収・トムソン散乱(光球モデ
ル)• 二次加速の効果。現在開発中: レプトニックモデルはほぼ完成( Syn, IC, pair, SSA )
テスト計算
電子 Index:2.2 PL 100MeV-10GeV 5x1010 erg cm-3
光子 0.001 eV 磁場 105G
断熱冷却
ちなみに 断熱不変量 Bp /2
光子漏れ出し
tcdn
RdN
4
42 2
光子: Optically Thick の時だけ断熱冷却を効かせる。電子:常に効かせる。
3/12222 / VcmcEp
シェルの熱膨張無視( Simple モデル): 2RV 良く用いられる近似 (シェル膨張モデル): /RR 3RV
観測者系へ
0R
RSdd
dNdR
d
dN
tcdn
Sdd
dN
sin2
4
)(cos
2
dSSdd
d
,
)cos1( 22
cRtzt /)cos1()cos1()1( 0obs
)1)(cos1(obs z
Fluence
)1/( ,1
,
L2obs
obs2
obsobsobs
zDDd
dN
DdS
dN
dDdSd
dNdN
裏から出る分も考慮
cos1
coscos
計算例
シェルの厚さ一定
keV300 ,5.2 erg,10
G,10 300, cm,10 ,1
,52
inje,
40
140
obspepE
BRz
光度曲線
t[s]
GeV
100 GeV
100keV
100 MeV
Lightcurve
0 0.1 0.2 0.3
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
FREDLag
観測者系でのスペクトル
[eV]
f() [erg/cm2/s]
100 103 106 10910-10
10-9
10-8
10-7
10-6
オレンジ→赤→青
積分した Fluence
[eV]
f() [erg/cm2]
3.2e-6 erg/cm2
z=1,R0=1014cm, =300, B0=104G, R=R0/Ee,inj=1052 erg, pe=2.5, tinj=R0//c, e=1,p=300 keV
100 103 106 109 1012
10-10
10-9
10-8
10-7
10-6 Kneiske のモデルに沿った背景放射による吸収
背景放射
z=5 z=4 z=3 z=2 z=1 z=0.5 z=0.1
E2 n(E) [eV/cm3]
E [eV]
ミリ波 サブミリ波 遠赤 中間赤 近赤 可視 UV
10-4 10-3 10-2 10-1 100 10110-4
10-3
10-2
10-1
100
101
102
103
GeV をもっと受けやすいケース
[eV]
f() [erg/cm2/s]
100 103 106 10910-10
10-9
10-8
10-7
10-6
keV800 ,5.2 erg,10
G,300 00,01 cm,103 ,1
,52
inje,
015
0
obspepE
BRz
オレンジ→赤→青
可視光のラグ
t[s]
GeV
100 GeV
100keV
100 MeVLightcurve
1eV
0 0.5 1 1.5
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
シェルの厚さ
Forward Shock
Reverse Shock放射領域
c/3 Simple モデル:膨張モデル:
/0R/R
に加えて、
Shocked Region モデル: 3/2100//0 tcR Thin Shell モデル: 100//0 R
などのバリエーションが有りえる。
Shocked Region モデルkeV300 ,5.2 erg,10
G,1000 00,3 cm,10 ,1
,52
inje,
015
0
obspepE
BRz
Fluence
[eV]
f() [erg/cm2]
R=R0/
R=R/
R~2ct'/3
R=R0//100
100 103 106 109 1012
10-9
10-8
10-7
10-6
keV300 ,5.2 erg,10
G,1000 00,3 cm,10 ,1
,52
inje,
015
0
obspepE
BRz
Simple Model
[eV]
f() [erg/cm2/s]
100 102 104 106 108 101010-10
10-9
10-8
10-7
10-6
/0R
t[s]
GeV100 GeV
100keV
100 MeV
Lightcurve
1eV
0 1 2 3 4
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
オレンジ→赤→青
Thin Shell model
t[s]
GeV
100 GeV
100keV
100 MeV
Lightcurve
1eV
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
100//0 R
まとめ
• レプトンモデル– FRED 、 Lag– IC による GeV 放射は遅れない。– 光度曲線には多彩なパラメータ依存性(ラグなど)– 放射領域の物理がわからないか?
• 今後の方向性– 残光(簡単)– ハドロンモデル( GeV Delay が期待)– 二次加速– 光球モデル( CTA とは直接関係しない)
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