伽玛暴红移选择效应和伪红移研究

It is usually suggested that long-duration gamma-ray bursts (GRBs) can be used as a tracer of the cosmic star formation history. However, the most serious problem is that the detection efficiency of GRB redshifts is insufficiently high (about 30%), and moreover the redshift distribution is seriously changed by some observational selection effects due to redshift measurements. Therefore, on one hand, we will try to provide an effetive description for the selection effects. On the other hand, we will calculate psudo-redshifts for the GRBs in order to avoid the influence of the selection effects. Specifically, the project includes the following three issues: (i) To obtain a complete description for the selection effects by fitting the luminosity-redshfit distributions of GRBs with MCMC method. (ii) To analyze and test all popular empirical correlations of GRBs and to caculate psudo-redshfts for nearly all GRBs. (iii) Using GRB sample with pesudo-redshifts to constrain the GRB luminosity function and the properties of the GRB progenitors. To investigate the cosmological applications of GRBs.

起源于大质量恒星塌缩的长时标伽玛暴被认为是示踪恒星形成率宇宙学演化的一个有效工具。但其中的困难是，Swift卫星观测到的伽玛暴中仅有约30%测量到了红移，且由观测引起的红移选择效应扰乱了真实的伽玛暴红移分布。鉴于这一问题，本项目一方面将试图对选择效应进行有效描述，另一方面则将开展伽玛暴伪红移研究以避免选择效应的干扰。具体研究内容可概括为三个方面：(1)在申请人早前工作基础上，通过MCMC方法拟合伽玛暴光度和红移分布，给出红移选择效应的整体经验表述。(2)分析和限制伽玛暴各类经验相关性，寻找计算伽玛暴伪红移的较可靠方法。(3)利用伪红移样本的统计进一步分析红移选择效应，对伽玛暴光度函数及前身星性质进行有效限制，并开展伽玛暴宇宙学应用研究。

一方面， 伽玛暴和快速射电暴的宇宙学起源使其成为宇宙学研究的一个很好的探针。鉴于直接的红移测量效率偏低, 我们利用光度与峰值能量的经验关系，由峰值能量推出伽玛暴的伪红移，利用高伪红移样本的红移分布限制了第一代恒星的形成历史。 另外，对于类似的快速射电暴样本，我们通过拟合红移和能量分布，来检验快速射电暴物理模型。另一方面，研究黑洞的观测信号的性质可以探究吸积盘中的物理过程从而探索强引力场和致密物质的物理性质, 而不同尺度的黑洞源信号的相似性是研究这些源相似物理机制的有效方法。 我们研究了四个具有准同时射电X射线观测的黑洞双星源的硬X射线谱的演化，我们的结果支持“一般分支”和“反常分支”分别对应辐射低效和辐射高效的两种吸积模式。此外， 我们在黑洞质量、射电和X射线流量为参数的空间中找到了黑洞双星和活动星系核的一个新的基本面，他们对应辐射高效的黑洞源。另外，我们研究不同尺度黑洞源统一的“心跳”现象发现，在一个宽的质量范围内，黑洞源暴发期持续时间与光度具有一个统一的相关性。 这与吸积盘辐射压不稳定性的物理模型的预言一致，该结果说明不同尺度的黑洞源的“心跳”现象可能都是辐射压不稳定性所导致。