高红移爆发源作为早期宇宙和第一代天体的探针

摘要

伽玛暴是宇宙中最为明亮的爆发现象,由于它们的高光度,人们可探测到发生在极早期宇宙处的伽玛暴.高红移伽玛暴可作为宇宙深处的灯塔,它们是探索早期宇宙性质的理想工具.利用高红移伽玛暴可以限制暗能量和宇宙学参数,测量高红移的恒星形成率,揭示第一代天体的性质,研究宇宙再电离和金属增丰历史.因此,高红移伽玛暴的观测具有重要的科学意义.相比目前的探测卫星,爱因斯坦探针（EP）拥有更高的灵敏度和更宽的观测视场,且主要观测能段为软X射线波段（0.5–4 keV）,非常适合高红移伽玛暴的观测.考虑EP的能力和观测模式,并且借助能够很好解释目前Swift卫星的伽玛暴观测样本的理论模型,详细计算了未来EP对高红移伽玛暴的可能探测率.我们预测EP对z〉6伽玛暴的探测率约为20 events yr~（-1） sr~（-1）,对z〉8伽玛暴的探测率约为6 events yr~（-1） sr~（-1）,对z〉12伽玛暴的探测率约为1 events yr~（-1） sr~（-1）.估计在3年的运行时间内,EP将能探测到约65个z〉6的伽玛暴,其中包括~20个z〉8的伽玛暴和~3个z〉12的伽玛暴.总之,EP有望显著提高高红移伽玛暴的观测能力,这些丰富的观测信息将很有可能揭开早期宇宙的部分科学谜团.