The Bright and the Slow-GRBs 100724B and 160509A with High-energy Cutoffs at ≲100 MeV

被引:46
作者
Vianello, G. [1 ]
Gill, R. [2 ,3 ]
Granot, J. [2 ,4 ]
Omodei, N. [1 ]
Cohen-Tanugi, J. [5 ]
Longo, F. [6 ,7 ]
机构
[1] Stanford Univ, Hansen Expt Phys Lab, 452 Lomita Mall, Stanford, CA 94305 USA
[2] Open Univ Israel, Dept Nat Sci, 1 Univ Rd,POB 808, IL-4353701 Raanana, Israel
[3] Ben Gurion Univ Negev, Phys Dept, POB 653, IL-84105 Beer Sheva, Israel
[4] George Washington Univ, Dept Phys, Washington, DC 20052 USA
[5] Univ Montpellier, CNRS, IN2P3, Lab Univers & Particules Montpellier, Montpellier, France
[6] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Trieste, I-34127 Trieste, Italy
[7] Univ Trieste, Dipartimento Fis, I-134127 Trieste, Italy
关键词
acceleration of particles; gamma-ray burst: individual (GRB 100724B; GRB; 160509A); methods: data analysis; relativistic processes; techniques: spectroscopic; GAMMA-RAY-BURSTS; FERMI-LAT OBSERVATIONS; BULK LORENTZ FACTOR; PROMPT EMISSION; BATSE OBSERVATIONS; INTERNAL SHOCKS; MODEL; VARIABILITY; CONSTRAINTS; SPECTRUM;
D O I
10.3847/1538-4357/aad6ea
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We analyze the prompt emission of GRB 100724B and GRB 160509A, two of the brightest gamma-ray bursts (GRBs) observed by Fermi at less than or similar to MeV energies but surprisingly faint at greater than or similar to 100MeV. Time-resolved spectroscopy reveals a sharp high-energy cutoff at energies E-c similar to 20-60 MeV for GRB 100724B and E-c similar to 80-150 MeV for GRB 160509A. We first characterize phenomenologically the cutoff and its time evolution. We then fit the data to two models where the high-energy cutoff arises from intrinsic opacity to pair production within the source (tau(gamma gamma)): (i) a Band spectrum with tau(gamma gamma), from the internal-shocks-motivated model of Granot et al. (2008) and (ii) the photospheric model of Gill & Thompson (2014). Alternative explanations for the cutoff, such as an intrinsic cutoff in the emitting electron energy distribution, appear to be less natural. Both models provide a good fit to the data with very reasonable physical parameters, providing an estimate of bulk Lorentz factors in the range Gamma similar to 100-400, on the lower end of what is generally observed in Fermi GRBs. Surprisingly, their lower cutoff energies E-c compared to other Fermi/LAT GRBs arise not only predominantly from the lower Lorentz factors, but also at a comparable level from differences in variability time, luminosity, and high-energy photon index. Finally, particularly low E-c values may prevent detection by Fermi/LAT, thus introducing a bias in the Fermi/LAT GRB sample against GRBs with low Lorentz factors or variability times.
引用
收藏
页数:26
相关论文
共 99 条
  • [1] THE VELA PULSAR: RESULTS FROM THE FIRST YEAR OF FERMI LAT OBSERVATIONS
    Abdo, A. A.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Allafort, A.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Baring, M. G.
    Bastieri, D.
    Baughman, B. M.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Berenji, B.
    Blandford, D.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bouvier, A.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Burnett, T. H.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Carrigan, S.
    Casandjian, J. M.
    Cecchi, C.
    Celik, Oe
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    Dermer, C. D.
    de Luca, A.
    de Palma, F.
    Dormody, M.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Dubois, R.
    Dumora, D.
    Farnier, C.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 713 (01) : 154 - 165
  • [2] FERMI OBSERVATIONS OF HIGH-ENERGY GAMMA-RAY EMISSION FROM GRB 080825C
    Abdo, A. A.
    Ackermann, M.
    Asano, K.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Band, D. L.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Berenji, B.
    Bhat, P. N.
    Bissaldi, E.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bouvier, A.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Briggs, M. S.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Burnett, T. H.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cecchi, C.
    Chaplin, V.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cominsky, L. R.
    Connaughton, V.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    Dermer, C. D.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Digel, S. W.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Dubois, R.
    Dumora, D.
    Farnier, C.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 707 (01) : 580 - 592
  • [3] The on-orbit calibration of the Fermi Large Area Telescope
    Abdo, A. A.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Ampe, J.
    Anderson, B.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Bagagli, R.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bartelt, J.
    Bastieri, D.
    Baughman, B. M.
    Bechtol, K.
    Bederede, D.
    Bellardi, F.
    Bellazzini, R.
    Belli, F.
    Berenji, B.
    Bisello, D.
    Bissaldi, E.
    Bloom, E. D.
    Bogaert, G.
    Bogart, J. R.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bourgeois, P.
    Bouvier, A.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Burnett, T. H.
    Busetto, G.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Campell, M.
    Caraveo, P. A.
    Carius, S.
    Carlson, P.
    Casandjian, J. M.
    Cavazzuti, E.
    Ceccanti, M.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Chipaux, R.
    [J]. ASTROPARTICLE PHYSICS, 2009, 32 (3-4) : 193 - 219
  • [4] Fermi Observations of High-Energy Gamma-Ray Emission from GRB 080916C
    Abdo, A. A.
    Ackermann, M.
    Arimoto, M.
    Asano, K.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Band, D. L.
    Barbiellini, G.
    Baring, M. G.
    Bastieri, D.
    Battelino, M.
    Baughman, B. M.
    Bechtol, K.
    Bellardi, F.
    Bellazzini, R.
    Berenji, B.
    Bhat, P. N.
    Bissaldi, E.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bogaert, G.
    Bogart, J. R.
    Bonamente, E.
    Bonnell, J.
    Borgland, A. W.
    Bouvier, A.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Briggs, M. S.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Burnett, T. H.
    Burrows, D.
    Busetto, G.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Ceccanti, M.
    Cecchi, C.
    Celotti, A.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    [J]. SCIENCE, 2009, 323 (5922) : 1688 - 1693
  • [5] FERMI LARGE AREA TELESCOPE THIRD SOURCE CATALOG
    Acero, F.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Albert, A.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Belfiore, A.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bogart, J. R.
    Bonino, R.
    Bottacini, E.
    Bregeon, J.
    Britto, R. J.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caputo, R.
    Caragiulo, M.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cavazzuti, E.
    Charles, E.
    Chaves, R. C. G.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cominsky, L. R.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    DeKlotz, M.
    de Palma, F.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Di Venere, L.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2015, 218 (02)
  • [6] Fermi-LAT Observations of the Gamma-Ray Burst GRB 130427A
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Asano, K.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Baring, M. G.
    Bastieri, D.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Bonamente, E.
    Bregeon, J.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burgess, J. Michael
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Cecchi, C.
    Chaplin, V.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cleveland, W.
    Cohen-Tanugi, J.
    Collazzi, A.
    Cominsky, L. R.
    Connaughton, V.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    DeKlotz, M.
    de Palma, F.
    Dermer, C. D.
    Desiante, R.
    Diekmann, A.
    Di Venere, L.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Favuzzi, C.
    [J]. SCIENCE, 2014, 343 (6166) : 42 - 47
  • [7] THE FIRST FERMI-LAT GAMMA-RAY BURST CATALOG
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Asano, K.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Bhat, P. N.
    Bissaldi, E.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Bonnell, J.
    Bouvier, A.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burgess, J. Michael
    Buson, S.
    Byrne, D.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chaves, R. C. G.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Connaughton, V.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Dermer, C. D.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Dingus, B. L.
    Di Venere, L.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Dubois, R.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2013, 209 (01)
  • [8] MULTIWAVELENGTH OBSERVATIONS OF GRB 110731A: GeV EMISSION FROM ONSET TO AFTERGLOW
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Asano, K.
    Baldini, L.
    Barbiellini, G.
    Baring, M. G.
    Bastieri, D.
    Bellazzini, R.
    Blandford, R. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bottacini, E.
    Bregeon, J.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chaves, R. C. G.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Dermer, C. D.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    Focke, W. B.
    Franckowiak, A.
    Fukazawa, Y.
    Fusco, P.
    Gargano, F.
    Gasparrini, D.
    Gehrels, N.
    Giglietto, N.
    Giordano, F.
    Giroletti, M.
    Glanzman, T.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2013, 763 (02)
  • [9] THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE ON ORBIT: EVENT CLASSIFICATION, INSTRUMENT RESPONSE FUNCTIONS, AND CALIBRATION
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Albert, A.
    Allafort, A.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bogart, J. R.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bottacini, E.
    Bouvier, A.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cavazzuti, E.
    Cecchi, C.
    Celik, O.
    Charles, E.
    Chaves, R. C. G.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    Corbet, R.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    Davis, D. S.
    de Angelis, A.
    DeKlotz, M.
    de Palma, F.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2012, 203 (01)
  • [10] CONSTRAINING THE HIGH-ENERGY EMISSION FROM GAMMA-RAY BURSTS WITH FERMI
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Baldini, L.
    Barbiellini, G.
    Baring, M. G.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bottacini, E.
    Bouvier, A.
    Brigida, M.
    Buehler, R.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Palma, F.
    Dermer, C. D.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Favuzzi, C.
    Fukazawa, Y.
    Fusco, P.
    Gargano, F.
    Gasparrini, D.
    Gehrels, N.
    Germani, S.
    Giglietto, N.
    Giordano, F.
    Giroletti, M.
    Glanzman, T.
    Granot, J.
    Grenier, I. A.
    Grove, J. E.
    Hadasch, D.
    Hanabata, Y.
    Harding, A. K.
    Hays, E.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 754 (02)