Some, if not all, binary neutron star (BNS) coalescences, and a fraction of neutron star–black hole (NSBH) mergers, are thought to produce sufficient mass ejection to power gamma-ray bursts (GRBs). However, this fraction, as well as the distribution of beaming angles of BNS-associated GRBs, is poorly constrained from observation. Recent work applied machine learning tools to analyze GRB light curves observed by Fermi/Gamma-Ray Burst Monitor (GBM) and Swift/Burst Alert Telescope (BAT). GRBs were segregated into multiple distinct clusters, with the tantalizing possibility that one of them (BNS cluster) could be associated with BNSs and another (NSBH cluster) with NSBHs. As a proof of principle, assuming that all GRBs detected by Fermi/GBM and Swift/BAT associated with BNSs (NSBHs) lie in the BNS (NSBH) cluster, we estimate their rates (Gpc−3 yr−1). We compare these rates with corresponding BNS and NSBH rates estimated by the LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) collaboration from the first three observing runs (O1, O2, O3). We find that the BNS rates are consistent with LVK’s rate estimates, assuming a uniform distribution of beaming fractions (fb ∈ [0.01, 0.1]). Conversely, using the LVK’s BNS rate estimates, assuming all BNS mergers produce GRBs, we are able to constrain the beaming angle distribution to θj ∈ [0.°8, 33.°5] at 90% confidence. We similarly place limits on the fraction of GRB-bright NSBHs as fB ∈ [1.3%, 63%] (fB ∈ [0.4%, 15%]) with Fermi/GBM (Swift/BAT) data.

中文翻译：

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与紧凑双星聚结相关的伽马射线暴的速率和光束角


一些（如果不是全部）双中子星 （BNS） 合并和一小部分中子星-黑洞 （NSBH） 合并被认为会产生足够的质量喷射来为伽马射线暴 （GRB） 提供动力。然而，这一部分以及 BNS 相关 GRB 的光束角分布对观测的限制很差。最近的工作应用机器学习工具来分析费米/伽马射线暴监视器 （GBM） 和斯威夫特/暴发警报望远镜 （BAT） 观察到的 GRB 光曲线。GRB 被分离成多个不同的集群，其中一个 （BNS 集群） 可能与 BNS 相关，另一个 （NSBH 集群） 与 NSBHs 相关。作为原则证明，假设 Fermi/GBM 和 Swift/BAT 检测到的所有与 BNS （NSBH） 相关的 GRB 都位于 BNS （NSBH） 集群中，我们估计它们的速率 （Gpc-3 yr-1）。我们将这些速率与 LIGO-Virgo-KAGRA （LVK） 合作在前三个观测运行（O1、O2、O3）中估计的相应 BNS 和 NSBH 速率进行了比较。我们发现 BNS 速率与 LVK 的速率估计一致，假设光束分数分布均匀 （fb ∈ [0.01， 0.1]）。相反，使用 LVK 的 BNS 速率估计值，假设所有 BNS 合并都产生 GRB，我们能够以 90% 的置信度将波束角分布限制为 θj ∈ [0.°8， 33.°5]。我们同样对 GRB 亮 NSBHs 的分数进行了限制，因为 fB ∈ [1.3%， 63%] （fB ∈ [0.4%， 15%]） 与 Fermi/GBM （Swift/BAT） 数据。