Determination of Gamma-ray Burst Afterglow Physical Parameters

Abstract

Gamma-ray bursts (GRBs) are the most energetic events in the Universe. These bursts are observed as two components, prompt emission and afterglow emission. By using afterglow physical parameters synthetic light curves can be produced via afterglowpy software. In this study, Swift - XRT X-ray afterglows were modeled with afterglowpy by using different jet models (Top hat jet model, Gaussian jet model and Power law jet model). Afterglow emission physical parameters were determined by using the Ciao-Sherpa version of the afterglowpy jet models developed by our team, which can be applied directly to the data. In this study, one long GRB and one short GRB afterglow emission physical parameters were obtained as an example. Afterglow physical parameters namely kinetic energy, jet half-opening angle and circumburst density values were found consistently with the literature.

Keywords

• Gamma ray burstst: general
• ISM: jets and outflows
• X-rays: general

Gama-ışın Patlamalarının Ardıl Işınımlarının Fiziksel Parametrelerinin Belirlenmesi

Öz

Gama-ışın patlamaları (GIP) evrendeki en enerjik olaylardır. Bu patlamalar, ana ışınım ve ardıl ışınım olarak iki bileşen halinde gözlenirler. Ardıl ışınım fiziksel parametreleri kullanılarak afterglowpy yazılımı aracılığıyla sentetik ışık eğrileri üretilebilir. Bu çalışmada, farklı jet modelleri kullanarak (Silindir şapka jet modeli (Top hat jet model), Gaussyan jet modeli (Gaussian jet model) ve Güç kanunu jet modeli (Power law jet model)) afterglowpy ile Swift - XRT ile gözlenmiş X-ışın ardıl ışınımları modellendi. Afterglowpy jet modellerini veriye doğrudan uygulanabilen ve ekibimizce geliştirilen Ciao-Sherpa versiyonu kullanılarak ardıl ışınım fiziksel paremeterleri belirlendi. Bu çalışmada, örnek olarak bir uzun GIP ve bir kısa GIP ardıl ışınım fiziksel parametreleri elde edildi. Ardıl ışınım fiziksel parametreleri yani, Kinetik enerji, jet yarı açıklık açısı ve çevresel yoğunluk değerleri literatürle uyumlu şekilde bulundu.

Anahtar Kelimeler

• Gamma ray burstst: general
• ISM: jets and outflows
• X-rays: general

References

1. Bhattacharya M., Carpio J. A., Murase K., Horiuchi S., 2022, High- energy neutrino emission from magnetised jets of rapidly rotat- ing protomagnetars, doi:10.48550/ARXIV.2210.08029, https: arxiv.org/abs/2210.08029
2. Bing Z., 2018, The Physics of Gamma-Ray Bursts. Cambridge Uni- versity Press
3. Dainotti M., Vecchio R. D., 2017, New Astronomy Reviews, 77, 23 Fong W., Berger E., Margutti R., Zauderer B. A., 2015, The Astrphysical Journal, 815, 102
4. Geng J.-J., Dai Z.-G., Huang Y.-F., Wu X.-F., Li L.-B., Li B., Meng Y.-Z., 2018, The Astrophysical Journal, 856, L33
5. Godet O., Mochkovitch R., 2011, Comptes Rendus Physique, 12, 276
6. Iyyani S., Sharma V., 2021, The Astrophysical Journal Supplement Series, 255, 25
7. Kumar P., Zhang B., 2015, Physics Reports, 561, 1
8. Lamb G. P., Kann D. A., Ferná ndez J. J., Mandel I., Levan A. J., Tanvir N. R., 2021, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 506, 4163

9. Leventis K., van der Horst A. J., van Eerten H. J., Wijers R. A. M. J., 2013, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 431, 1026
10. Miceli D., Nava L., 2022, Galaxies, 10, 66
11. Nousek J. A., et al., 2006, The Astrophysical Journal, 642, 389
12. Pandey S. B., et al., 2019, Monthly Notices of the Royal Astronom- ical Society, 485, 5294
13. Piran T., 1999, Physics Reports, 314, 575
14. Racusin J. L., Karpov S., Sokolowski M., 2008, https://doi.org/10.48550/arXiv.0805.1557, 455, 183
15. Rossi A., et al., 2020, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 493, 3379
16. Ryan G., van Eerten H., Piro L., Troja E., 2020, The Astrophysical Journal, 896, 166
17. Sharma V., Iyyani S., Bhattacharya D., 2021, The Astrophysical Journal, 908, L2
18. Zhang B.-B., van Eerten H., Burrows D. N., Ryan G. S., Evans P. A., Racusin J. L., Troja E., MacFadyen A., 2015, The Astrophysical Journal, 806, 15
19. van Eerten H., 2018, International Journal of Modern Physics D, 27, 1842002
20. van Eerten H., van der Horst A., MacFadyen A., 2012, The Astro- physical Journal, 749, 44