GRB 970508 - GRB 970508

GRB 970508
StisI.gif
Изображение оптического послесвечения GRB 970508, полученное через месяц после обнаружения вспышки
Прочие обозначенияGRB 970508
Тип событияГамма-всплеск  Отредактируйте это в Викиданных
Дата21:24 универсальное глобальное время
8 мая 1997 г.
Продолжительность15 ± 1 секундаОтредактируйте это в Викиданных
ИнструментBeppoSAX, Гамма-обсерватория Комптона, Улисс  Отредактируйте это в Викиданных
СозвездиеКамелопардалис  Отредактируйте это в Викиданных
Прямое восхождение06час 53м 49s[1]
Склонение+79° 16′ 19.6″[1]
Расстояние6 000 000 000 св. Лет (1,8×109 ПК)
Красное смещение0.835 ≤ z ≤ 2.3
Вершина горы кажущаяся величина19.6
Общий выход энергии5 × 1050 эрг (5 × 1043 J )
Страница общин Связанные СМИ на Викискладе?
[редактировать в Викиданных ]

GRB 970508 был гамма-всплеск (GRB) обнаружен 8 мая 1997 г. в 21:42универсальное глобальное время; он исторически важен как второй GRB (после GRB 970228 ) с обнаруженным послесвечением на других длинах волн, первым, у которого было прямое измерение красного смещения послесвечения, и первым, которое было обнаружено на радиоволнах.

Гамма-всплеск - это очень светящийся вспышка, связанная со взрывом в далекой галактике и производящая гамма излучение, самая энергичная форма электромагнитное излучение, и часто сопровождается более долгоживущим "послесвечением", испускаемым на более длинных волнах (рентгеновский снимок, ультрафиолетовый, оптический, инфракрасный, и радио ).

GRB 970508 был обнаружен монитором гамма-всплесков на итальянско-голландском Рентгеновская астрономия спутниковое BeppoSAX. Астроном Марк Мецгер определено, что GRB 970508 произошло не менее 6 миллиардовсветовых лет из земной шар; 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 возникают внутри Млечный Путь, но заметно слабые, потому что не обладают высокой энергией. Другие пришли к выводу, что гамма-всплески возникают в других галактиках на космологический расстояния 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 Млечный Путь, что фактически положило конец дискуссии.

GRB 970508 также был первым всплеском с наблюдаемым радиочастота послесвечение. Анализируя колебания силы радиосигналов, астроном Дейл Хрупкий подсчитал, что источник радиоволн расширился почти на скорость света. Это явилось убедительным доказательством того, что гамма-всплески релятивистски расширяющиеся взрывы.

Открытие

Художественная концепция BeppoSAX на орбите

Гамма-всплеск (GRB) очень сильно светящийся вспышка гамма излучение - наиболее энергичная форма электромагнитное излучение. GRB были впервые обнаружены в 1967 г. Спутники Vela (серия космических аппаратов, предназначенных для обнаружения ядерных взрывов в космосе).[2] За начальным всплеском часто следует долгоживущее "послесвечение", излучаемое на более длинных волнах (рентгеновский снимок, ультрафиолетовый, оптический, инфракрасный, и радио ). Первое послесвечение гамма-всплеска, которое было обнаружено, было послесвечение рентгеновского излучения GRB 970228,[3] который был обнаружен BeppoSAX, итальянско-голландский спутник, первоначально предназначенный для изучения рентгеновских лучей.[4]

В четверг, 8 мая 1997 года, в 21:42 UTC монитор гамма-всплесков BeppoSAX зарегистрировал гамма-всплеск, который длился примерно 15 секунд.[5][6] Это также было обнаружено Улисс, роботизированный космический зонд, предназначенный для изучения солнце,[7] и с помощью эксперимента с импульсными и переходными источниками (BATSE) на борту Гамма-обсерватория Комптона.[8] Взрыв также произошел в поле зрения одного из двух BeppoSAX. рентгеновский снимок Широкоугольные камеры. В течение нескольких часов команда BeppoSAX локализовала пакет в поле ошибки - небольшую область вокруг определенной позиции, чтобы учесть ошибка в позиции - диаметром примерно 10угловые минуты.[6]

Наблюдения

В Очень большой массив в Нью-Мексико

После определения примерного положения взрыва Энрико Коста команды BeppoSAX связались с астрономом Дейл Хрупкий на Национальная радиоастрономическая обсерватория с Очень большой массив. Фрил начал наблюдения в длина волны 20 сантиметров в 01:30универсальное глобальное время, менее чем через четыре часа после обнаружения.[9] Готовясь к наблюдениям, Хилый связался с астрономом. Станислав Джорговски, который работал с Телескоп Хейла. Джорговски сразу же сравнил свои изображения региона с более ранними изображениями из Оцифрованный обзор неба, но он не обнаружил новых источников света внутри окна ошибки. Марк Мецгер, коллега Джорговски по Калтех обсерватория провела более обширный анализ данных, но также не смогла идентифицировать какие-либо новые источники света.[9]

На следующий вечер Джорговски снова осмотрел регион. Он сравнил изображения обеих ночей, но в окне ошибок не было объектов, яркость которых уменьшилась в период с 8 по 9 мая.[10] Мецгер заметил один объект, яркость которого увеличилась, но предположил, что это был переменная звезда а не послесвечение GRB. Тит Галама и Пол Гроот, члены исследовательской группы в Амстердам во главе с Ян ван Парадийс, сравнил изображения, сделанные Телескоп WIYN 8 мая и Телескоп Уильяма Гершеля 9 мая. Они также не смогли найти никаких источников света, которые за это время погасли.[10]

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 блоке ошибок. И команда Калифорнийского технологического института, и команда Амстердама не решались публиковать какие-либо выводы по переменному объекту. 10 мая Говард Бонд из Научный институт космического телескопа опубликовал свое открытие,[11] что позже было подтверждено как оптическое послесвечение всплеска.[10]

В ночь с 10 на 11 мая 1997 года коллега Мецгера Чарльз Стейдель записал спектр переменного объекта на Обсерватория В. М. Кека.[12] Затем он отправил данные Мецгеру, который после определения системы линии поглощения связана с магний и утюг определил красное смещение из z = 0.8349 ± 0.0002,[13][14][15] Это указывает на то, что свет от вспышки был поглощен материей примерно на 6 миллиардов световых лет с Земли.[16] 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.[12][17] Отсутствие Лиман-альфа лес особенности в спектрах ограничили красное смещение до z ≤ 2.3,[14][15] в то время как дальнейшее расследование Дэниел Э. Райхарт из Чикагский университет предложил красное смещение z ≈ 1,09. Это был первый случай, когда ученые смогли измерить красное смещение гамма-всплеска.[18][19] Несколько оптических спектров были также получены на Обсерватория Калар-Альто в диапазоне длин волн 4,300–7,100Å (430–710 нм ) и 3500–8000 Å (350–800 нм), но эмиссионные линии не идентифицированы.[20]

13 мая, через пять дней после первого обнаружения GRB 970508, Фрейл возобновил свои наблюдения с помощью Very Large Array.[21] Он наблюдал за положением вспышки на длине волны 3,5 см и сразу обнаружил сильный сигнал.[21] Через 24 часа сигнал 3,5 см стал значительно сильнее, и он также обнаружил сигналы на длинах волн 6 и 21 см.[21] Это было первое подтвержденное наблюдение послесвечения гамма-всплеска.[21][22][23]

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 Университет Принстона объясняется как результат изгиба радиоволн межзвездными плазма в Млечном Пути.[22][24] Такой радиосцинтилляции (быстрые изменения радиосветимости объекта) происходят только тогда, когда видимый диаметр источника составляет менее 3 микросекунд.[24]

Характеристики

Монитор гамма-всплесков BeppoSAX, работающий в диапазоне энергий 40–700кэВ, записал флюенс из (1,85 ± 0,3) × 10−6 эрг /см2 (1.85 ± 0.3 нДж / м2), а широкоугольная камера (2–26 кэВ) зафиксировала флюенс (0,7 ± 0,1) × 10−6 эрг / см2 (0,7 ± 0,1 нДж / м2).[25] BATSE (20–1000 кэВ) зарегистрировал флюенс (3,1 ± 0,2) × 10−6 эрг / см2 (3,1 ± 0,2 нДж / м2).[8]

Примерно через 5 часов после взрыва кажущаяся величина яркости объекта - логарифмическая мера его яркости с более высоким числом, указывающим на более слабый объект - составляла 20,3 ± 0,3 в U-диапазон (ультрафиолетовая область спектра) и 21,2 ± 0,1 в R-диапазоне (красная область спектра).[20] 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.[20]

Джеймс Э. Роудс, астроном из Национальная обсерватория Китт-Пик, проанализировали всплеск и определили, что он не сильно сиял.[26] Дальнейший анализ, проведенный Фрейлом и его коллегами, показал, что общая энергия, выделяемая взрывом, составляла примерно 5 × 1050 эрг (5 × 1043 J), и Роадс определил, что полная энергия гамма-излучения составляет примерно 3 × 1050 эрг (3 × 1043 J).[27] Это означало, что гамма-излучение и кинетическая энергия выброса вспышки были сопоставимы, что фактически исключало те модели гамма-всплеска, которые относительно неэффективны при создании гамма-излучения.[27]

Шкала расстояний и модель выбросов

До этого всплеска астрономы не достигли консенсуса относительно того, как далеко от Земли происходят гамма-всплески. Хотя изотропное распределение всплесков предположили, что они не происходят в пределах диска Млечный Путь, некоторые астрономы поддержали идею, что они происходят в пределах Млечного Пути. гало, делая вывод о том, что всплески заметно слабые, потому что они не обладают высокой энергией. Другие пришли к выводу, что гамма-всплески возникают в других галактиках на космологический расстояния и что их можно обнаружить, потому что они чрезвычайно энергичны. Измерение расстояния и расчеты полного высвобождения энергии взрыва однозначно подтвердили последнюю теорию, что фактически положило конец дискуссии.[28]

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 на скорость света.[29] Хотя различные существующие модели уже охватывают понятие релятивистски Расширяющийся огненный шар, это было первое убедительное доказательство в поддержку такой модели.[30][31]

Принимающая галактика

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

Послесвечение GRB 970508 достигло максимальной общей светимости через 19,82 дня после обнаружения всплеска. Затем он исчез с сила закона уклон около 100 дней.[32] Послесвечение в конце концов исчезло, обнажив хозяина вспышки - карликовую галактику с активным звездообразованием. кажущаяся величина из V = 25.4 ± 0.15.[32][33] Галактика была хорошо приспособлена экспоненциальный диск с эллиптичность 0,70 ± 0,07.[32] Красное смещение оптического послесвечения GRB 970508, z = 0,835, что согласуется с красным смещением родительской галактики z = 0,83, что свидетельствует о том, что, в отличие от ранее наблюдавшихся всплесков, GRB 970508 мог быть связан с активное ядро ​​галактики.[32]

Примечания

  1. ^ а б Джорговски 1997
  2. ^ Шиллинг 2002, стр. 12–16
  3. ^ Коста 1997
  4. ^ Шиллинг 2002, стр. 58–60
  5. ^ Педерсен 1997
  6. ^ а б Шиллинг 2002, стр. 115–116
  7. ^ Пиан 1998
  8. ^ а б Ковелиоту 1997
  9. ^ а б Шиллинг 2002, стр. 116–117
  10. ^ а б c Шиллинг 2002, стр. 118–120
  11. ^ Бонд 1997
  12. ^ а б Шиллинг 2002, стр. 121–123
  13. ^ Варендофф 2001, п. 383
  14. ^ а б Мецгер 1997a
  15. ^ а б Мецгер 1997b
  16. ^ Кац 2002, п. 148
  17. ^ Кац 2002, п. 149
  18. ^ Шиллинг 2002, п. 120
  19. ^ Райхарт 1998
  20. ^ а б c Кастро-Тирадо 1998
  21. ^ а б c d Шиллинг 2002, п. 124
  22. ^ а б Кац 2002, п. 147
  23. ^ НРАО 1997
  24. ^ а б Шиллинг 2002, п. 125
  25. ^ Галама 1998
  26. ^ Роудс 1999
  27. ^ а б Пачиньски 1999, п. 2
  28. ^ Шиллинг 2002, п. 123
  29. ^ Ваксман 1998
  30. ^ Шиллинг 2002, п. 126
  31. ^ Пиран 1999, п. 23
  32. ^ а б c d Fruchter 2000
  33. ^ Блум 1998

Рекомендации

  • Bloom, J. S .; Джорговски, С. Г .; Kulkarni, S. R .; 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. Дои:10.1086/311682. Получено 2009-03-15.
  • Бонд, Х. Э. (1997). "Циркуляр IAU 6654: 1997 см; GRB 970508". Международный астрономический союз. Получено 2011-07-05.
  • Кастро-Тирадо, А. Дж .; 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; Гуарнери, Адриано; Мазетти, Никола; Пиччони, Адальберто; Миньоли, Марко; Уолд, Магрета; Лейси, Марк; Биркл, 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. Дои:10.1126 / science.279.5353.1011. PMID  9461429.
  • Costa, E .; Frontera, F .; Heise, J .; Feroci, M .; In 't Zand, J .; Fiore, F .; Cinti, M.N .; Dal Fiume, D .; Nicastro, L .; Орландини, М .; Palazzi, E .; Rapisarda, M .; Zavattini, G .; Jager, R .; Parmar, A .; Оуэнс, А .; Molendi, S .; Cusumano, G .; MacCarone, M.C .; Giarrusso, S .; Coletta, A .; Антонелли, Л. А .; Giommi, P .; Muller, J.M .; 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:1997Натура.387..783C. Дои:10.1038/42885.
  • Джорговски, С. Г .; Metzger, M. R .; Odewahn, S.C .; Gal, R. R .; Kulkarni, S. R .; Pahre, M. A .; Frail, D. A .; Costa, E .; Ферочи, М. (1997). "Циркуляр IAU 6655: GRB 970508". Международный астрономический союз. Получено 2011-07-05.
  • «Очень большая матрица обнаруживает радиоизлучение от гамма-всплеска» (Пресс-релиз). Национальная радиоастрономическая обсерватория. 1997-05-15. Получено 2009-04-04.
  • Fruchter, A. S .; Pian, E .; Gibbons, R .; Thorsett, S.E .; Ferguson, H .; Петро, ​​Л .; Sahu, K. C .; 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. Дои:10.1086/317870. Получено 2009-04-01.
  • Galama, T. J .; Groot, P.J .; Van Paradijs, J .; Kouveliotou, C .; Strom, R.G .; Wijers, R.A.M.J .; Tanvir, N .; Блум, Дж .; Центурион, М .; Telting, J .; Rutten, R.G.M .; 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. Дои:10.1086/311268. Получено 2009-04-04.
  • Кац, Джонатан И. (2002). Самый большой взрыв. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-514570-0.
  • Kouveliotou, C .; Briggs, M. S .; Preece, R .; Фишман, Г. Дж .; Meegan, C.A .; Хармон, Б.А. (1997). "Циркуляр IAU 6660: GRB 970508". Международный астрономический союз. Получено 2011-07-05.
  • Metzger, M. R .; Джорговски, С. Г .; Steidel, C.C .; Kulkarni, S. R .; Adelberger, K. L .; Хилый, Д. А. (1997). "Циркуляр IAU 6655: GRB 970508". Международный астрономический союз. Получено 2011-07-05.
  • Metzger, M. R .; Джорговски, С. Г .; Kulkarni, S. R .; Steidel, C.C .; Adelberger, K. L .; Frail, D. A .; Costa, E .; Фронтера, Ф. (1997b). "Спектральные ограничения на красное смещение оптического аналога гамма-всплеска 8 мая 1997 г.". Природа. 387 (6636): 878–880. Bibcode:1997Натура.387..878М. Дои:10.1038/43132.
  • Пачинский, Богдан (1999). М. Ливио; Н. Панагия; К. Саху (ред.). Соотношение гамма-всплеска и сверхновой. Сверхновые и гамма-всплески: величайшие взрывы после Большого взрыва. Научный институт космического телескопа. С. 1–8. ISBN  0-521-79141-3.
  • Pederson, H .; Jaunsen, A. O .; Grav, T .; Ostensen, R .; Андерсен, М. И .; Wold, M .; Kristen, H .; Broeils, A .; Naslund, M .; Fransson, C .; Lacy, M .; Кастро ‐ Тирадо, А. Дж .; Горосабель, Дж .; Rodriguez Espinosa, J.M .; Perez, A. M .; 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. Дои:10.1086/305385.
  • Pian, E .; Fruchter, A. S .; Bergeron, L.E .; Thorsett, S.E .; Frontera, F .; Тавани, М .; Costa, E .; Feroci, M .; Halpern, J .; Лукас, Р. А .; Nicastro, L .; Palazzi, E .; Piro, L .; Спаркс, Вт .; Кастро-Тирадо, А. Дж .; 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. Дои:10.1086/311101.
  • Пиран, Цви (1999). М. Ливио; Н. Панагия; К. Саху (ред.). Огненные шары. Сверхновые и гамма-всплески: величайшие взрывы после 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. Дои:10.1086/311222.
  • Роадс, 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. Дои:10.1086/307907.
  • 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 .; Kulkarni, S. R .; 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..288Вт. Дои:10.1086/305467.