GRB 970508 - GRB 970508

GRB 970508
StisI.gif
Изображение оптического послесвечения GRB 970508, полученное через месяц после обнаружения вспышки
Тип события Гамма-всплеск Отредактируйте это в Викиданных
Дата 21:24  UTC,
8 мая 1997 г.
Созвездие Камелопардалис Отредактируйте это в Викиданных
Прямое восхождение 06 ч 53 м 49 с
Склонение + 79 ° 16 ′ 19,6 ″
Расстояние 6 000 000 000 св. Лет (1,8 × 10 9  шт)
Красное смещение 0,835 ≤ z ≤ 2,3
Пиковая видимая звездная величина 19,6
Общий выход энергии 5 × 10 50 эрг (5 × 10 43 Дж )
Прочие обозначения GRB 970508
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[ редактировать в Викиданных ]

GRB 970508 был гамма-всплеском (GRB), обнаруженным 8 мая 1997 года в 21:42  UTC ; он исторически важен как второй GRB (после GRB 970228 ) с обнаруженным послесвечением на других длинах волн, первый из которых имеет прямое измерение красного смещения послесвечения и первый, который будет обнаружен на радиоволнах.

Гамма-всплеск - это очень яркая вспышка, связанная со взрывом в далекой галактике и создающая гамма-лучи , наиболее энергичную форму электромагнитного излучения , за которой часто следует более долгоживущее «послесвечение», испускаемое на более длинных волнах ( рентгеновское , ультрафиолетовое , оптическое , инфракрасное и радио ).

GRB 970508 был обнаружен монитором гамма-всплесков на итальянско-голландском рентгеновском астрономическом спутнике BeppoSAX . Астроном Марк Мецгер определил, что GRB 970508 произошел по крайней мере в 6 миллиардах  световых лет от Земли ; это было первое измерение расстояния до гамма-всплеска.

До этой вспышки астрономы не пришли к единому мнению относительно того, как далеко от Земли происходят гамма-всплески. Некоторые поддержали идею о том, что гамма-всплески происходят в пределах Млечного Пути , но они заметно слабые, поскольку не обладают высокой энергией. Другие пришли к выводу, что гамма-всплески возникают в других галактиках на космологических расстояниях и чрезвычайно энергичны. Хотя возможность существования нескольких типов гамма-всплесков означала, что эти две теории не исключают друг друга, измерение расстояния однозначно поместило источник гамма-всплесков за пределы Млечного Пути , что фактически положило конец дискуссии.

GRB 970508 также был первым всплеском с наблюдаемым радиочастотным послесвечением. Анализируя колебания силы радиосигналов, астроном Дейл Фрейл подсчитал, что источник радиоволн расширился почти со скоростью света . Это явилось убедительным свидетельством того, что гамма-всплески представляют собой релятивистски расширяющиеся взрывы.

Открытие

Художественная концепция BeppoSAX на орбите

Гамма-всплеск (GRB) - это очень яркая вспышка гамма-лучей - наиболее энергичной формы электромагнитного излучения . Впервые гамма-всплески были обнаружены в 1967 году спутниками Vela (серия космических аппаратов, предназначенных для обнаружения ядерных взрывов в космосе). За первоначальной вспышкой часто следует долгоживущее «послесвечение», излучаемое на более длинных волнах ( рентгеновское , ультрафиолетовое , оптическое , инфракрасное и радио ). Первое послесвечение гамма-всплеска, которое было обнаружено, было послесвечение в рентгеновском диапазоне гамма-всплеска 970228 , которое было обнаружено итальянско-голландским спутником BeppoSAX , первоначально разработанным для изучения рентгеновского излучения.

В четверг, 8 мая 1997 года, в 21:42 UTC монитор гамма-всплесков BeppoSAX зарегистрировал гамма-всплеск, который длился приблизительно 15 секунд. Он также был обнаружен Ulysses , роботизированным космическим зондом, разработанным для изучения Солнца , и экспериментальным исследованием всплесков и транзиентных источников (BATSE) на борту обсерватории гамма-излучения Комптона . Вспышка также произошла в поле зрения одной из двух широкоугольных рентгеновских камер BeppoSAX . В течение нескольких часов команда BeppoSAX локализовала пакет в поле ошибки - небольшую область вокруг определенного положения, чтобы учесть ошибку в положении - диаметром примерно 10  угловых минут .

Наблюдения

Very Large Array в Нью - Мексико

После того, как грубая позиция пакета была определена, Enrico Costa команды BeppoSAX связался астроном Дейл Frail в Национальной радиоастрономической обсерватории «S Very Large Array . Фрил начал наблюдения на длине волны 20 сантиметров в 01:30  UTC , менее чем через четыре часа после открытия. Готовясь к своим наблюдениям, Фрайл связался с астрономом Станиславом Джорговски , который работал с телескопом Хейла . Джорговски немедленно сравнил свои изображения этого региона со старыми изображениями из Цифрового обзора неба , но он не обнаружил новых источников света в поле ошибки. Марк Мецгер, коллега Джорговски из обсерватории Калифорнийского технологического института , провел более обширный анализ данных, но также не смог идентифицировать какие-либо новые источники света.

На следующий вечер Джорговски снова осмотрел регион. Он сравнил изображения обеих ночей, но в окне ошибок не было объектов, светимость которых уменьшилась в период с 8 по 9 мая. Мецгер заметил один объект, светимость которого увеличилась, но он предположил, что это была переменная звезда, а не послесвечение гамма-всплеска. Титус Галама и Пол Грот , члены исследовательской группы в Амстердаме под руководством Яна ван Парадийса , сравнили изображения, полученные телескопом WIYN 8 мая и телескопом Уильяма Гершеля 9 мая. Они также не смогли найти какие-либо источники света, которые погасли. в течение этого времени.

Обнаружив послесвечение рентгеновского излучения вспышки, команда BeppoSAX предоставила более точную локализацию, и то, что Метцгер принял за переменную звезду, все еще присутствовало в этом меньшем поле ошибок. И команда Калифорнийского технологического института, и команда Амстердама не решались публиковать какие-либо выводы по переменному объекту. 10 мая Говард Бонд из Научного института космического телескопа опубликовал свое открытие, которое позже было подтверждено как оптическое послесвечение вспышки.

В ночь с 10 на 11 мая 1997 года коллега Мецгера Чарльз Стейдель записал спектр переменного объекта в обсерватории Кека . Затем он отправил данные в Metzger, который после идентификации системы линий поглощения , связанных с магнием и железом , определенной в красное смещение от г  = 0,8349 ± 0,0002, что указывает , что свет от вспышки были поглощены вещества примерно 6 миллиардов световых лет от Земли . Хотя красное смещение самой вспышки не было определено, поглощающее вещество обязательно находилось между вспышкой и Землей, что означает, что сама вспышка находилась как минимум на таком же расстоянии. Отсутствие в спектрах особенностей леса Лайман-альфа ограничивало красное смещение z  ≤ 2.3, в то время как дальнейшее исследование Дэниела Э. Рейчарта из Чикагского университета показало, что красное смещение составляет z  ≈ 1.09. Это был первый случай, когда ученым удалось измерить красное смещение гамма-всплеска. Несколько оптических спектров были также получены в обсерватории Калар-Альто в диапазонах длин волн 4300–7100  Å (430–710  нм ) и 3500–8000 Å (350–800 нм), но линии излучения не были идентифицированы.

13 мая, через пять дней после первого обнаружения GRB 970508, Фрейл возобновил свои наблюдения с помощью Very Large Array. Он наблюдал за положением вспышки на длине волны 3,5 см и сразу же обнаружил сильный сигнал. Через 24 часа сигнал 3,5 см стал значительно сильнее, и он также обнаружил сигналы на длинах волн 6 и 21 см. Это было первое подтвержденное наблюдение послесвечения гамма-всплеска.

В течение следующего месяца Фрейл заметил, что светимость радиоисточника значительно колебалась день ото дня, но в среднем увеличивалась. Колебания не происходили одновременно на всех наблюдаемых длинах волн, что Джереми Гудман из Принстонского университета объяснил как результат искривления радиоволн межзвездной плазмой в Млечном Пути. Такие радиосцинтилляции (быстрые изменения радиосветимости объекта) возникают только тогда, когда источник имеет видимый диаметр менее 3 микросекунд.

Характеристики

Монитор гамма-всплесков BeppoSAX, работающий в диапазоне энергий 40-700  кэВ , зарегистрировал флюенс (1,85 ± 0,3) × 10-6  эрг / см 2 (1,85 ± 0,3 нДж / м 2 ), а камера с широким полем обзора (2–26 кэВ) зарегистрировал флюенс (0,7 ± 0,1) × 10 -6  эрг / см 2 (0,7 ± 0,1 нДж / м 2 ). BATSE (20–1000 кэВ) зарегистрировал флюенс (3,1 ± 0,2) × 10 -6  эрг / см 2 (3,1 ± 0,2 нДж / м 2 ).

Примерно через 5 часов после вспышки видимая величина объекта - логарифмическая мера его яркости с более высоким числом, указывающим на более слабый объект - составила 20,3 ± 0,3 в U-диапазоне (ультрафиолетовая область спектра) и 21,2 ± 0,1 дюйма. R-полоса (красная область спектра). Послесвечение достигло максимальной яркости в обоих диапазонах примерно через 2 дня после первого обнаружения всплеска - 19,6 ± 0,3 в диапазоне U в 02:13 UTC 11 мая и 19,8 ± 0,2 в диапазоне R в 20:55 UTC. 10 мая.

Джеймс Э. Роадс, астроном из Национальной обсерватории Китт-Пик , проанализировал вспышку и определил, что это не было сильным излучением . Дальнейший анализ, проведенный Фрейлом и его коллегами, показал, что общая энергия, выделяемая вспышкой, составляла приблизительно 5 × 10 50  эрг (5 × 10 43  Дж), и Роадс определил, что полная энергия гамма-излучения составляла приблизительно 3 × 10 50  эрг (3 × 10 43  Дж). Это означало, что гамма-излучение и кинетическая энергия выброса всплеска были сопоставимы, что фактически исключало те модели гамма-всплеска, которые относительно неэффективны при создании гамма-излучения.

Шкала расстояний и модель выбросов

Изображение родительской галактики GRB 970508, сделанное в августе 1998 г.

До этой вспышки астрономы не пришли к единому мнению относительно того, как далеко от Земли происходят гамма-всплески. Хотя изотропное распределение всплесков показало, что они не происходят в пределах диска Млечного Пути , некоторые астрономы поддержали идею о том, что они происходят внутри гало Млечного Пути , заключив, что всплески явно слабые, потому что они не обладают высокой энергией. Другие пришли к выводу, что гамма-всплески возникают в других галактиках на космологических расстояниях и что их можно обнаружить, поскольку они чрезвычайно энергичны. Измерение расстояния и расчеты общего высвобождения энергии взрыва однозначно подтвердили последнюю теорию, что фактически положило конец дискуссии.

В течение мая радиосцинтилляции становились менее заметными, пока не прекратились совсем. Это означает, что радиоисточник значительно расширился за время, прошедшее с момента регистрации всплеска. Используя известное расстояние до источника и время, прошедшее до окончания сцинтилляции, Фрейл подсчитал, что радиоисточник расширился почти со скоростью света . Хотя различные существующие модели уже охватывали понятие релятивистски расширяющегося огненного шара, это было первое убедительное доказательство в поддержку такой модели.

Принимающая галактика

Послесвечение GRB 970508 достигло максимальной общей светимости через 19,82 дня после обнаружения вспышки. Затем он исчез с наклоном степенного закона в течение примерно 100 дней. Послесвечения в конечном итоге исчез, открывая множество всплеска, в активно звездообразующий карликовую галактику с очевидной величиной от V  = 25,4 ± 0,15. Галактика хорошо описывалась экспоненциальным диском с эллиптичностью 0,70 ± 0,07. Красное смещение оптического послесвечения GRB 970508, z  = 0,835, согласуется с красным смещением родительской галактики z  = 0,83, предполагая, что, в отличие от ранее наблюдаемых всплесков, GRB 970508 мог быть связан с активным ядром галактики .

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

Послушайте эту статью ( 16 минут )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 3 февраля 2010 г. и не отражает последующих правок. ( 2010-02-03 )
( Аудио справка  · Больше устных статей )
  • Блум, JS; Джорговски С.Г .; Кулкарни, SR; Хилый, Д.А. (1998-11-01). "Основная галактика GRB 970508" (PDF) . Астрофизический журнал . Калифорнийский технологический институт. 507 (1): L25 – L28. arXiv : astro-ph / 9807315 . Bibcode : 1998ApJ ... 507L..25B . DOI : 10.1086 / 311682 . S2CID  18107687 . Проверено 15 марта 2009 .
  • Бонд, HE (1997). «Циркуляр IAU 6654: 1997 см; GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 .
  • Кастро-Тирадо, AJ; Горосабель, Хавьер; Бенитес, Нарцисо; Вольф, Кристиан; Фокенброк, Ральф; Мартинес-Гонсалес, Энрике; Кристен, Хельмут; Бройлз, Адрик; Педерсен, Хольгер; Грейнер, Йохен; Коста, Энрико; Ферочи, Марко; Пиро, Луиджи; Фронтера, Филиппо; Никастро, Лучано; Палацци, Элиана; Бартолини, Коррадо; Гуарньери, Адриано; Мазетти, Никола; Пиччони, Адальберто; Миньоли, Марко; Уолд, Магрета; Лейси, Марк; Биркль, Курт; Бродхерст, Том; Брандт, Соен; Лунд, Нильс (13 февраля 1998). «Фотометрия и спектроскопия оптического аналога GRB 970508». Наука . 279 (5353): 1011–1014. Bibcode : 1998Sci ... 279.1011C . DOI : 10.1126 / science.279.5353.1011 . PMID  9461429 .
  • Costa, E .; Frontera, F .; Heise, J .; Feroci, M .; In 't Zand, J .; Fiore, F .; Cinti, Миннесота; Dal Fiume, D .; Nicastro, L .; Орландини, М .; Palazzi, E .; Rapisarda, M .; Zavattini, G .; Jager, R .; Parmar, A .; Оуэнс, А .; Molendi, S .; Cusumano, G .; MacCarone, MC; Giarrusso, S .; Coletta, A .; Антонелли, Луизиана; Giommi, P .; Мюллер, JM; Piro, L .; Батлер, Р. К. (19 июня 1997 г.). «Открытие рентгеновского послесвечения, связанного с гамма-всплеском 28 февраля 1997 года». Природа . 387 (6635): 783–785. arXiv : astro-ph / 9706065 . Bibcode : 1997Natur.387..783C . DOI : 10,1038 / 42885 . S2CID  4260635 .
  • Джорговски С.Г .; Metzger, MR; Одеван, Южная Каролина; Gal, RR; Кулкарни, SR; Паре, Массачусетс; Хилый, DA; Costa, E .; Ферочи, М. (1997). «Циркуляр IAU 6655: GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 .
  • «Очень большая матрица обнаруживает радиоизлучение от гамма-всплеска» (пресс-релиз). Национальная радиоастрономическая обсерватория. 1997-05-15 . Проверено 4 апреля 2009 .
  • Fruchter, AS; Pian, E .; Gibbons, R .; Thorsett, SE; Ferguson, H .; Петро, ​​Л .; Саху, KC; Ливио, М .; Каравео, П .; Frontera, F .; Kouveliotou, C .; MacChetto, D .; Palazzi, E .; Pedersen, H .; Тавани, М .; Ван Парадийс, Дж. (2000-12-20). "Наблюдения космическим телескопом Хаббла родительской галактики GRB 970508" . Астрофизический журнал . 545 (2): 664–669. arXiv : astro-ph / 9903236 . Bibcode : 2000ApJ ... 545..664F . DOI : 10.1086 / 317870 . S2CID  14856861 . Проверено 1 апреля 2009 .
  • Галама, TJ; Groot, PJ; Van Paradijs, J .; Kouveliotou, C .; Стром, Р.Г.; Wijers, RAMJ; Tanvir, N .; Блум, Дж .; Центурион, М .; Telting, J .; Руттен, RGM; Smith, P .; MacKey, C .; Smartt, S .; Benn, C .; Heise, J .; Инт Занд, Дж. (1998-04-10). «Оптическое продолжение GRB 970508» (PDF) . Астрофизический журнал . 497 (1): L13 – L16. arXiv : astro-ph / 9802160 . Bibcode : 1998ApJ ... 497L..13G . DOI : 10.1086 / 311268 . S2CID  118998539 . Проверено 4 апреля 2009 .
  • Кац, Джонатан И. (2002). Самый большой взрыв . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-514570-0.
  • Kouveliotou, C .; Бриггс, MS; Preece, R .; Фишман, ГДж; Миган, Калифорния; Хармон, BA (1997). «Циркуляр IAU 6660: GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 .
  • Metzger, MR; Джорговски С.Г .; Steidel, CC; Кулкарни, SR; Adelberger, KL; Хилый, Д.А. (1997). «Циркуляр IAU 6655: GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 .
  • Metzger, MR; Джорговски С.Г .; Кулкарни, SR; Steidel, CC; Adelberger, KL; Хилый, DA; Costa, E .; Фронтера, Ф. (1997b). "Спектральные ограничения на красное смещение оптического аналога гамма-всплеска 8 мая 1997 г." . Природа . 387 (6636): 878–880. Bibcode : 1997Natur.387..878M . DOI : 10,1038 / 43132 .
  • Пачиньский, Богдан (1999). М. Ливио; Н. Панагия; К. Саху (ред.). Связь гамма-всплеска – сверхновой . Сверхновые и гамма-всплески: величайшие взрывы со времен Большого взрыва . Научный институт космического телескопа . С. 1–8. ISBN 0-521-79141-3.
  • Pederson, H .; Яунсен, АО; Grav, T .; Ostensen, R .; Андерсен, Мичиган; Wold, M .; Kristen, H .; Broeils, A .; Naslund, M .; Fransson, C .; Lacy, M .; Кастро-Тирадо, AJ; Горосабель, Дж .; Родригес Эспиноса, JM; Perez, AM; Wolf, C .; Fockenbrock, R .; Hjorth, J .; Muhli, P .; Hakala, P .; Piro, L .; Feroci, M .; Costa, E .; Nicastro, L .; Palazzi, E .; Frontera, F .; Мональди, Л .; Heise, J. (1998). «Доказательства разнообразного оптического излучения от источников гамма-всплесков». Астрофизический журнал . 496 (1): 311–315. arXiv : astro-ph / 9710322 . Bibcode : 1998ApJ ... 496..311P . DOI : 10.1086 / 305385 . S2CID  16614555 .
  • Pian, E .; Fruchter, AS; Bergeron, LE; Thorsett, SE; Frontera, F .; Тавани, М .; Costa, E .; Feroci, M .; Halpern, J .; Лукас, РА; Nicastro, L .; Palazzi, E .; Piro, L .; Спаркс, Вт .; Кастро-Тирадо, AJ; Gull, T .; Hurley, K .; Педерсен, Х. (1998-01-10). "Получение космическим телескопом Хаббла оптического переходного процесса, связанного с GRB 970508". Астрофизический журнал . 492 (2): L103 – L106. arXiv : astro-ph / 9710334 . Bibcode : 1998ApJ ... 492L.103P . DOI : 10.1086 / 311101 . S2CID  16143935 .
  • Пиран, Цви (1999). М. Ливио; Н. Панагия; К. Саху (ред.). Огненные шары . Сверхновые и гамма-всплески: величайшие взрывы со времен Большого взрыва . Научный институт космического телескопа . С. 17–35. ISBN 0-521-79141-3.
  • Райхарт, Дэниел Э. (19 февраля 1998 г.). «Красное смещение GRB 970508». Письма в астрофизический журнал . Чикагский университет. 495 (2): L99 – L101. arXiv : astro-ph / 9712134 . Bibcode : 1998ApJ ... 495L..99R . DOI : 10.1086 / 311222 . S2CID  119394440 .
  • Роудс, Джеймс Э. (1999-03-25). «Динамика и световые кривые послесвечения излучаемого гамма-всплеском». Астрофизический журнал . 525 (2): 737–749. arXiv : astro-ph / 9903399 . Bibcode : 1999ApJ ... 525..737R . DOI : 10.1086 / 307907 . S2CID  15557456 .
  • Шиллинг, Говерт (2002). Вспышка! Охота за самыми большими взрывами во вселенной . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-80053-2.
  • Варендофф, Мартин (2001). «Гамма-всплески». В Volken Schönfelder (ред.). Вселенная в гамма-лучах . Springer. С. 367–396. ISBN 978-3-540-67874-8.
  • Waxman, E .; Кулкарни, SR; Хилый, Д.А. (1998-04-10). "Последствия радио-послесвечения от гамма-всплеска 8 мая 1997 года". Астрофизический журнал . 497 (1): 288–293. arXiv : astro-ph / 9709199 . Bibcode : 1998ApJ ... 497..288W . DOI : 10.1086 / 305467 . S2CID  119438251 .