关键词:
Fermi观测
数据处理
伽玛射线暴
宇宙学模型
摘要:
在进行宇宙距离测量时,通常无法直接测量出星系之间的距离,因此需要借助间接方法,宇宙距离阶梯法(cosmic distance ladder),它依赖于标准烛光,即一种已知绝对光度的天体。典型的标准烛光有造父变星(Ceheid Variables)主要用于银河系内的近距离测距,亮度较低,无法测量远离本星系群的天体;Ia型超新星(SNe Ia)则由于最高红移仅为2左右,超远距离测距能力不足,且随着距离的增加,光度的衰减使得上述标准烛光在极高红移(z≥1.5)处变得难以观测。而伽玛射线暴(Gamma-Ray Bursts,GRBs)是一种极高端高能的宇宙爆发现象,亮度极高,是超新星亮度的10万倍,且目前已探测到的GRBs最高红移达z~9.4(GRB 090429)。通过能量-亮度经验关系校准后的GRBs可以作为更远距离的宇宙学测距、测定宇宙膨胀速率、验证宇宙学模型,以及探索暗能量性质的有效工具。当前GRBs数据集大都由各种卫星(KONUS、Swift、Fermi)观测到的不同爆发拼合而成,而不同的卫星探测器往往能量覆盖范围不同、GRBs触发阈值不同这可能会导致在用能量-亮度经验关系进行统一校准时出现选择偏差以及与仪器有关的系统误差。为解决此问题,编制来自单一探测器的Fermi-GBM GRBs数据样本,通过对GRBs原始数据进行统一Band光谱拟合,用优化后的误差传递函数计算光谱误差,并采用精细化的数据筛选标准,最终得到一个可用于高红移宇宙学研究的高质量的GRBs数据样本。本文的主要工作如下:1、编制了来自单一卫星探测器的高质量GRBs数据集。用Rmfit光谱分析工具采用统一的光谱分析函数Band得到初始光谱数据,使用优化后的误差传递函数计算光谱数据误差得到原始数据样本。为了减小样本的整体误差,采用了不同的标准对数据进行筛选,最终得到两个数据集FULL sample以及GOLD sample。2、使用高斯过程(Gaussion Process)对最新的使用宇宙计时器方法(Cosmic Chronometers method,CC)获得的哈勃观测数据(Observational Hubble Data,OHD)进行拟合,根据拟合结果以及Amati关系(即相关性)对z≤1.4的GRBs数据样本使用BCES(Bivariate Correlated Errors and intrinsic Scatter)方法进行校准。3、使用z≥1.4的GRBs以及SNe Ia样本Pantheon+通过马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo,MCMC)方法来限制宇宙学模型,结果表明,FULL sample以及GOLD sample结果几乎一致,且比以往的GRBs样本集得到的结果误差更小。