Precursor activity in bright long BATSE γ-Ray Bursts D. Lazzati, 2004, astro-ph/0411753 2004/12/08 Plasma seminar 1. Introduction GRBのモデルでは、GRB に thermal spectrum を持つ precursor があると予想されている。 1. Fireball がoptically thick な状態から optically thin な状態に遷移することに伴うもの(Paczynski 1986; Lyutikov & Balndford 2004等) 2. Jet と progenitor star との interaction (MacFadyen & Lazzati 2002; Waxman & Meszaros 2003) 過去の precursor に関する研究 1. Koshut et al. (1995): ピークがGRB全体のピークより低く、 main GRB の active phase よりも長い quiescence の時期が続くもの→BATSE GRBの３％が持つとされた 2. 低エネルギーでは検出されるが、高エネルギー側では検出されず main event の trigger とされるもの： GRB900126 (GINGA; Murakami et al. 1991), GRB030329 (HETE2; Vanderspek et al. 2004), GRB011121; Piro et al. in preparation) GRB900126はthermal spectrum を持っていたが、他の２つは power-law spectrum だった。この論文では long GRB の中で、１）GRB trigger よりも先に観測されて、main event よりも弱い、２）GRB trigger の前に弱くなる、という条件で調べてみる。 BATSE には４つのエネルギー領域の検出器があり、超低分散スペクトルが取れる。Faintなものでは upper limit しか決まらないチャンネルもあるが、そのデータも使って fitting を試みた。 3. Results GRB trigger から２００秒前までを調べて、133個のサンプルから21個のGRBがprecursorを持つ(全部で３３個のevents)。少なくとも２０％のGRBがprecursorを持つ！（非常に明るいprecursorやdelayの非常に短いものは今回の調べ方ではひっかからない。暗すぎるものも。） Precursor から GRB trigger までの delay の頻度分布（赤で塗りつぶした部分）。短いものほど多い(15秒以下のものが少ないのは多分調べ方のせい)が、平均して数十秒のorderである。 Precursorのmain GRBに対するカウントの比。数％程度のエネルギーになっている。PrecursorのphotonはGRBのものより beamingの効果が小さいなら、precursorはよりenergeticと考えられる。 Precursorとmain eventのsoftness ratio(最も低エネルギー側と２番目に低エネルギー側のチャンネルのカウントの比)。ほとんど precursorの方がsoftであると言える。通常GRBでは時間と共に softになっていくため、main eventとは違うoriginであることを示唆。 Precursorの長さとdelay timeの図。 Precursor delayと GRB duration の関係（左図）。Precursor delay とGRBのvariability time scale の関係（下図）どちらもほぼ無関係のようだ。 Precursor durationとGRB duration の関係（左図）。 Precursor durationとGRB variability time scale（下図）。少しは相関がある！？ 5. discussion 1. Delay が長かった！(典型的には数十秒。２００秒というのもあり。) 2. スペクトルがpower-lawのものが多かった。(31個の precursorのうち、blackbodyでfitできたもの２個、powerlawでfitできたもの１４個。) 1.に関して Precursorが中心のcompact objectからのfireball initial releaseと何らかの関係があるなら、main GRBのγ線が Lorentz factor Γγにあるfireballから半径Rγのところで出るとすると、delayは R t  2c2 となる。典型的なinternal shock parameterでは1/10秒のorder! Variabilityのtime scaleはcurvature time scaleと関連付けられて tvar  tcurv  R 2c 2  t となる(Fenimore et al. 1996)。図７と正反対！ a. Curvature time scale が当てはめられない？ b. Precursor が jet より前に作られる？ a.ではfragmented fireball(Dar & De Rujula 2004等)、 continuous fireballのlocalized spots(Lyutikov & Blandford 2004), fragmented interstellar mediumへのexternal shock(Dermer et al. 1999)を考えると解決できるかも？ b.なら、binary merger scenarioでのfirst interactionで説明がつくか？Hypernova scenarioではjetが出てくる前の、non-thermal spectrumを持つprecursorは考えにくい(optically thin environment でなければならない)。あるいはjetは最初radiative ではなくGRB emissionを出せない？（何故？） 2.についてこれまでのどんなモデルでも、precursorはthermal spectrumをもつはず。しかし今回の結果では多くはnon-thermalで、これまででよく調べられているprecursorでもnon-thermalだった(GRB011121; Piro et al. in preparation; GRB030329; Vanderspek et al. 2004)。