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arXiv 1802.016842018-02-05astro-ph.IM

GRB Cosmography与THESEUS

GRB Cosmography with THESEUS

L. Izzo, M. Muccino, M. Della Valle

备注：: To be published in the Proceedings of the THESEUS Workshop 2017 (http://www.isdc.unige.ch/theseus/workshop2017.html), Journal of the Italian Astronomical Society (Mem.SAIt), Editors L. Amati, E. Bozzo, M. Della Valle, D. Gotz, P. O'Brien. Details on the THESEUS mission concept can be found in the white paper Amati et al. 2017 (arXiv:171004638) and Stratta et al. 2017 (arXiv:1712.08153)

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摘要：

伽马射线暴可以作为距离指示器使用组合关系。我们将展示拟议中的THESEUS任务将如何使我们能够用GRBs研究高红移宇宙的演化历史。假设THESEUS将测量800个GRB的红移，我们证明了主要宇宙学模型的宇宙学参数的精度将大大提高，从而我们可以将GRB作为额外的和独立的宇宙学探针，并对暗能量状态方程参数$w(z)$的演化施加强有力的约束。

英文摘要：

Gamma-ray Bursts can be used as distance indicators using the Combo relation. We show how the proposed THESEUS mission will allow us to investigate the evolution history of the Universe at high redshift with GRBs. Assuming that THESEUS will measure the redshift for 800 GRBs, we show that the accuracy on the cosmological parameters of the main cosmological models will greatly improve, so that we can use GRBs as additional and independent cosmological probes and also put strong constraints on the evolution of the dark energy equation of state parameter $w(z)$.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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GRB随访和科学与THESEUS/IRT

GRB follow-up and science with THESEUS/IRT

空间飞行任务概念\theseus ~的目的是继续收集和研究像\swift这样的伽马射线暴事件。它将使我们能够研究早期的宇宙。此外，它将为我们提供前所未有的灵敏度研究伽玛暴辐射和测量红移的$z>5$的爆发。在这项工作中，我们调查的优势，光学和近红外望远镜安装在同一颗卫星上，是由伽玛暴像\theseus /IRT触发。之后，我们调查可能的未来发展在伽玛射线暴科学，首先为即时阶段和余辉阶段。我们发现，超过一半的来源检测到的\theseus，将永远不会看到从地面望远镜。此外，所有可观测源中只有$\sim50\%$在一小时内可见，即所有\theseus ~瞬变源中的$<30\%$。只有通过望远镜网络才能获得更多的可观测源。\theseus ~将允许探测最长伽玛暴的近红外瞬发相，增加从伽马射线到近红外的研究事件的数量，从目前研究的少数事件增加到每年研究$\gtrsim10$伽玛暴。

2018-02-05astro-ph.IM

THESEUS和高红移宇宙

THESEUS and the high redshift universe

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2018-02-05astro-ph.IM

SVOM任务，THESEUS的开拓者

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中法航天任务SVOM（天基多波段天文可变物体监测器）主要用于探测和定位伽马射线暴事件（GRB）。该卫星将于2021年底发射，搭载一套伽马射线，X射线和光学成像仪。由于其指向策略，快速转换能力和快速数据连接到地球，大型望远镜的地面观测将使我们能够测量前所未有的伽马射线暴样本的红移。我们在这里讨论的总体科学目标的SVOM任务的框架内的多波长和多信使的全景未来十年。最后，我们展示了SVOM任务的一些发展将有助于THESEUS项目。

2018-02-05astro-ph.IM

使用THESEUS的伽马射线暴研究

Gamma Ray Burst studies with THESEUS

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2021-04-21astro-ph.IM

THESEUS空间飞行任务：科学目标、要求和飞行任务概念

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THESEUS是欧空局正在研究的两个空间飞行任务概念之一，作为其Comsic Vision方案下一个M5飞行任务的候选者，其目的是充分利用伽马射线暴来解决有关早期宇宙的关键问题，并成为多信使和时域天体物理学的基石。通过高红移伽玛暴研究宇宙的第一个十亿年，THESEUS将揭示现代宇宙学中的主要开放问题，例如原始低质量和光度星系的人口，宇宙再电离的来源和演变，SFR和金属丰度演变到“宇宙黎明”和Pop-III恒星。与此同时，该任务将通过识别、准确定位和研究引力波和中微子源的电磁对应物，在多信使和时域天体物理学方面取得重大进展，这些电磁对应物将在20年代末和30年代初由第二代和第三代引力波干涉仪和未来的中微子探测器进行例行探测，以及所有类型的伽玛暴和大多数种类的其他X/伽马射线瞬变源。在所有这些情况下，THESEUS将在多信使领域与未来的大型观测设施发挥巨大的协同作用。一个客座观察员方案，包括机会目标（ToO）观察，将扩大飞行任务的科学回报，包括，例如，太阳系小天体、系外行星和活动星系核。

2021-04-19astro-ph.IM

THESEUS航天任务：更新设计、外形和预期性能

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THESEUS是一项空间飞行任务概念，目前正由欧空局作为候选M5飞行任务进行A阶段研究，目的是利用伽马射线暴研究早期宇宙，并在多信使和时域天体物理学方面取得重大进展。除了充分利用高红移伽玛暴的宇宙学（pop-III恒星，宇宙再电离，SFR和金属丰度演化到“宇宙黎明”），THESEUS将允许识别和研究引力波源的电磁对应物，这些电磁对应物将在20年代末/30年代初由下一代设施如aLIGO/aVirgo，LISA，KAGRA，和爱因斯坦望远镜（ET），以及大多数类别的X/伽马射线瞬态源，从而提供了一个理想的协同作用，与大的e.m.不久的将来的设施，例如，LSST，ELT，TMT，SKA，CTA，ATHENA。这些突破性的科学目标将通过前所未有的X/伽马射线监测器的组合来实现，这些监测器提供了探测和准确定位伽马射线暴的能力，并提供了在0.1 keV - 10 MeV的能量带内的多种瞬态，同时机载近红外望远镜提供了对近红外对应物的探测、定位（arcsec）和红移测量。还设想了一个客座观察员方案，以进一步改善科学回报和社区参与。我们总结了任务的主要科学要求，并概述了更新的概念，设计（仪器和航天器）和任务概况。

2021-02-17astro-ph.IM

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THESEUS卫星上搭载的XGIS仪器的科学性能

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INAF/IASF-Milano（意大利国家天体物理研究所米兰天文物理研究所）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INAF/OAS-Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文台）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼分所）；Università degli Studi di Ferrara（费拉拉大学）

该研究介绍了THESEUS卫星搭载的XGIS仪器的性能，重点分析其灵敏度与源定位精度，通过蒙特卡洛模拟评估其在伽马射线暴领域的预期科学进展。

2026-09-03astro-ph.IM

THESEUS上XGIS仪器的科学模拟和优化

Scientific simulations and optimization of the XGIS instrument on board THESEUS

XGIS（X和伽马成像光谱仪）是THESEUS任务（欧空局M5，目前处于A阶段）上的三个仪器之一。由于其宽视场和良好的成像能力，它将有效地检测和定位2-150 keV天空中的伽马射线暴和其他瞬变，并提供高达10 MeV的光谱。它目前的设计已经通过科学模拟进行了优化，该模拟基于该仪器的蒙特卡罗模型，并结合了对延伸到高红移的长和短伽马射线暴种群的最新描述。我们描述的优化过程，导致目前的设计XGIS，基于两个相同的单位与部分重叠的视野，并讨论了预期的性能的仪器。

2021-02-17astro-ph.IM

THESEUS任务中的红望远镜

The Infra-Red Telescope on board the THESEUS mission

瞬态高能天空和早期宇宙探测器（THESEUS）欧空局M5候选任务上的红光望远镜（IRT）将在识别和表征中高红移伽马射线暴余辉方面发挥关键作用。红外辐射测量仪是忒修斯号上的辅助仪器，用于自动测量软X射线成像仪（SXI）和X射线和伽马射线成像光谱仪（XGIS）每年探测到的数百个伽玛暴的红移，从而使大型地面望远镜能够在红移预选样本上启动，最终实现飞行任务的宇宙学目标。IRT将由一个直径为0.7 m的主镜与卡塞格伦设计中的一台摄像机耦合组成。它将在0.7-1.8 μm波长范围内工作，并将提供具有亚弧秒定位能力的10 x10弧分成像视场，同时提供具有中等（R高达~500）光谱能力的5x 5弧分视场。它的灵敏度，主要是由卫星抖动的限制，是适合于检测所有的伽玛暴，本地化的SXI/XGIS，并获得其中大部分的光谱。

2018-02-05astro-ph.IM

由THESEUS实现的高红移宇宙探索

Exploration of the high-redshift universe enabled by THESEUS

在高峰期，长时间的伽马射线暴是已知的最明亮的电磁辐射源。由于它们的祖先是大质量恒星，它们提供了整个宇宙历史中恒星形成和恒星形成星系的示踪剂。它们明亮的幂律余辉为星际和星系间介质的吸收研究提供了理想的背光，可以追溯到再电离时代。拟议中的THESEUS任务旨在于2030年代在$z>6$探测大量伽马射线暴样本，届时将有可能利用下一代主要设施进行支持性观测，从而实现一系列变革性科学。THESEUS将使我们能够探索星系光度函数和恒星形成率密度到高红移的暗端;限制$z\gtrsim6$之外的再电离进程;详细研究恒星爆炸的早期化学富集，包括第三星族恒星的特征;并可能表征最高红移处的暗能量状态方程。

2021-04-19astro-ph.IM

多信使GRB光变曲线的GPU加速宽带分析

GPU-accelerated broadband analysis of multi-messenger GRB light curves

高频多信使观测提供了对伽马射线暴（GRB）的强大探测，这是由{ \em BeppoSAX}在伽马射线和LIGO-Virgo在引力波中开创的。确定中心引擎--磁星或黑洞--也有望改善伽马射线暴作为宇宙演化探针的作用。忒修斯的设计非常适合追求这两个科学目标。在这里，我们提出了一个通用的{ \em图形处理器单元}（GPU）加速的宽带搜索算法的长时间上升和下降啁啾，合并后或从大质量恒星的核心崩溃，在电磁和引力辐射。它通过使用十几个高端GPU的异构计算，以每秒超过100万个相关性的速度，使用长达1秒的800万个模板库实现蝶形滤波。我们展示了它的应用与识别宽带Kolmogorov谱在长伽玛暴和长持续时间上升啁啾的合并GW 170817。第一个显示了一个明显的缺乏高频颠簸，否则预计从新形成的磁星中央引擎。第二个说明了需要深入搜索，以确定GRB中心引擎在下降啁啾的引力波，合并后或附近的能量核心崩溃超新星。未来，一个涵盖了广泛红移的忒修斯伽玛暴目录可能会探测宇宙真空的性质，并将德西特极限作为宇宙演化的转折点。

2018-02-05astro-ph.IM

THESEUS飞行任务中的XGIS成像系统

The XGIS imaging system onboard the THESEUS mission

在THESEUS ESA/M5候选飞行任务的科学目标范围内，一个关键项目是快速（几秒内）和准确（<15弧分）的伽马射线暴和从几千电子伏到硬X射线能带的高能瞬态定位。为此，基于编码掩码的信号复用是实现该目标的选择。这一贡献是由XGIS成像系统，基于该技术。XGIS成像系统继承了以前有效载荷开发的传统：LEGRI/Minisat-01、INTEGRAL、UFFO/Lomonosov和ASIM/ISS。特别是XGIS成像系统是自2018年以来在国际空间站上运行的ASIM系统的升级。科学目标是相似的：探测伽马射线瞬变。但是，当ASIM专注于地面伽马射线闪光时，THESEUS的目标是伽马射线暴。对于两个XGIS相机中的每一个，编码掩模位于距探测器层630 mm处。该编码模式是在钨板（1毫米厚），提供了良好的复用能力高达150千电子伏。以这种方式，两个XGIS探测器层（基于Si和CsI探测器）都具有在中硬X射线域的成像能力。这是当前THESEUS阶段A期间实现的改进。掩模安装在准直器的顶部，准直器提供机械组件支撑，以及良好的宇宙X射线背景屏蔽。XGIS成像系统的初步结构和热设计，以及相应的分析，包括在这方面的贡献，因为它是一个初步的性能评估。

2021-02-17astro-ph.IM

利用大样本均匀X射线余辉数据重新评估伽马射线暴的高能发射关联性

Reassessing high-energy emission correlations in gamma-ray bursts using a large, homogeneous sample of X-ray afterglows

University of Trieste（的里雅斯特大学）；INFN Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；University of Zagreb（萨格勒布大学）

通过分析超过1400个Swift-XRT伽马射线暴余辉样本，发现X射线余辉光变曲线复杂性和平台发生率主要受XRT观测开始时间控制，高能发射与X射线形态之间的表观关联在控制该变量后消失，表明两者无直接耦合。

2026-05-26astro-ph.HEastro-ph.IM

THESEUS空间飞行任务概念：科学案例、设计和预期性能

The THESEUS space mission concept: science case, design and expected performances

THESEUS是一个空间飞行任务概念，旨在利用伽马射线暴研究早期宇宙，并在多信使和时域天体物理学方面取得重大进展。这些目标将通过一种独特的仪器组合来实现，这种组合允许在广阔的视野内进行伽马射线暴和X射线瞬态探测（大于1 sr），具有0.5-1弧分局域化，能带从几MeV延伸到0.3 keV，对软X射线域中的瞬态源具有高灵敏度，以及机载即时（几分钟）跟进与0.7米级红外望远镜的成像和光谱能力。忒修斯将完全适合于解决宇宙学中的主要开放问题，例如，恒星形成率和恒星间和银河系内介质的金属丰度演化，直至红移$\sim$ 10，Pop III恒星的特征，再电离的来源和物理学，以及星系光度函数的暗端。此外，它将提供前所未有的能力来监测X射线变化的天空，从而检测，定位和识别引力辐射源的电磁对应物，这可能在20年代末/30年代初由下一代设施如aLIGO/ aVirgo，eLISA，KAGRA和爱因斯坦望远镜进行常规检测。THESEUS还将与下一代多波长观测站（例如，LSST、ELT、SKA、CTA、ATHENA）。

2018-03-27astro-ph.HEastro-ph.IM

下一代设施对伽马射线暴物理学和宇宙学的展望

Perspectives on Gamma-Ray Burst Physics and Cosmology with Next Generation Facilities

超过红移$\sim6$的高红移伽马射线暴（GRB）是探测遥远的早期宇宙的潜在有力工具。要在真正的高红移下大量探测到它们，就需要下一代高能宽场仪器，其灵敏度要比目前轨道上的仪器高出至少一个数量级。另一方面，对高红移伽玛暴的余辉进行后续观测并识别其宿主星系，这对于目前正在运行的望远镜来说是困难的，需要新的，非常大的多波长设施。本章介绍了未来的实验，预计将推进这一令人兴奋的领域，目前正在建设和正在提出。Swift的遗产将由SVOM继续，SVOM配备了一套天基多波长仪器以及地面部分，包括一个广角相机和两个后续望远镜。已经建立的龙虾眼X射线聚焦光学系统为探测非常远距离的微弱伽玛暴提供了一种有前途的技术，在此基础上，提出了THESEUS、Einstein Probe和其他任务概念。利用射电望远镜{SKA}、光学/近红外30米级望远镜、光学/近红外/中红外星载望远镜{WFIRST}和{JWST}等大型设备，对再电离时代进行后续观测和探索，并介绍X射线和$γ$射线偏振实验POLAR。

2016-06-30astro-ph.HEastro-ph.IM