Multi-messenger Light Curves from Gamma-Ray Bursts in the Internal Shock Model

被引：41

作者：

Bustamante, Mauricio ^{[1
,2
]}

Heinze, Jonas ^{[3
]}

Murase, Kohta ^{[4
,5
,6
]}

Winter, Walter ^{[3
]}

机构：

[1] Ohio State Univ, Ctr Cosmol & AstroParticle Phys, Columbus, OH 43210 USA

[2] Ohio State Univ, Dept Phys, 174 W 18th Ave, Columbus, OH 43210 USA

[3] Deutsch Elektronen Synchrotron DESY, Platanenallee 6, D-15738 Zeuthen, Germany

[4] Penn State Univ, Ctr Particle & Gravitat Astrophys, University Pk, PA 16802 USA

[5] Penn State Univ, Dept Phys, 104 Davey Lab, University Pk, PA 16802 USA

[6] Penn State Univ, Dept Astron & Astrophys, 525 Davey Lab, University Pk, PA 16802 USA

来源：

ASTROPHYSICAL JOURNAL | 2017年 / 837卷 / 01期

基金：

欧洲研究理事会; 美国国家科学基金会;

关键词：

astroparticle physics; cosmic rays; gamma-ray burst: general; methods: numerical; neutrinos; HIGH-ENERGY NEUTRINOS; PROMPT EMISSION; X-RAY; STOCHASTIC ACCELERATION; PHOTOSPHERIC EMISSION; ELECTRON ACCELERATION; SPECTRAL PEAK; COSMIC-RAYS; GRB; EFFICIENCY;

D O I：

10.3847/1538-4357/837/1/33

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Gamma-ray bursts (GRBs) are promising as sources of neutrinos and cosmic rays. In the internal shock scenario, blobs of plasma emitted from a central engine collide within a relativistic jet and form shocks, leading to particle acceleration and emission. Motivated by present experimental constraints and sensitivities, we improve the predictions of particle emission by investigating time-dependent effects from multiple shocks. We produce synthetic light curves with different variability timescales that stem from properties of the central engine. For individual GRBs, qualitative conclusions about model parameters, neutrino production efficiency, and delays in high-energy gamma-rays can be deduced from inspection of the gamma-ray light curves. GRBs with fast time variability without additional prominent pulse structure tend to be efficient neutrino emitters, whereas GRBs with fast variability modulated by a broad pulse structure can be inefficient neutrino emitters and produce delayed high-energy gamma-ray signals. Our results can be applied to quantitative tests of the GRB origin of ultra-high-energy cosmic rays, and have the potential to impact current and future multi-messenger searches.

引用

页数：21

共 110 条

[1] AN ALL-SKY SEARCH FOR THREE FLAVORS OF NEUTRINOS FROM GAMMA-RAY BURSTS WITH THE ICECUBE NEUTRINO OBSERVATORY [J].

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Bernardini, E. ;

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Bissok, M. ;

Blaufuss, E. ;

Boersma, D. J. ;

Bohm, C. ;

Bolmont, J. ;

Botner, O. ;

Bradley, L. ;

Braun, J. ;

Breder, D. ;

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Chirkin, D. ;

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