ГРБ 970508
Тип события | Гамма-всплеск |
---|---|
Дата | в. 7,4 миллиарда лет назад (обнаружено 8 мая 1997 г., 21:42 UTC) |
Инструмент | БеппоСАКС |
Созвездие | камелопардалис |
Прямое восхождение | 06 час 53 м 49 с [1] |
Склонение | +79° 16′ 19.6″ [1] |
Расстояние | в. 6 миллиардов лийских лет |
Красное смещение | 0,835 ≤ z ≤ 2,3 |
Пиковая видимая величина | 19.6 |
Общий выход энергии | 5 × 10 50 эрг (5 × 10 43 Дж ) |
Другие обозначения | ГРБ 970508 |
Соответствующие СМИ на сайте Commons | |
GRB 970508 — гамма-всплеск (GRB), обнаруженный 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, который имеет прямое измерение красного смещения послесвечения, и первый, который был обнаружен на радиоволнах.
Гамма-всплеск — это очень яркая вспышка, связанная со взрывом в далекой галактике и производящая гамма-лучи , наиболее энергичную форму электромагнитного излучения , за которой часто следует более продолжительное «послесвечение», испускаемое на более длинных волнах ( рентгеновское излучение). , ультрафиолетовое инфракрасное оптическое , . и радио )
GRB 970508 был обнаружен с помощью монитора гамма-всплесков на итало-голландском рентгеновском астрономическом спутнике BeppoSAX . Астроном Марк Мецгер определил, что GRB 970508 произошел на расстоянии по меньшей мере 6 миллиардов световых лет от Земли ; это было первое измерение расстояния до гамма-всплеска.
До этого взрыва астрономы не пришли к единому мнению относительно того, как далеко происходят гамма-всплески от Земли. Некоторые поддержали идею о том, что гамма-всплески возникают в пределах Млечного Пути , но они заметно слабы, поскольку не обладают высокой энергией. Другие пришли к выводу, что гамма-всплески происходят в других галактиках на космологических расстояниях и обладают чрезвычайной энергией. Хотя возможность существования нескольких типов гамма-всплесков означала, что две теории не были взаимоисключающими, измерение расстояния однозначно поместило источник гамма-всплесков за пределы Млечного Пути, что фактически положило конец спорам.
GRB 970508 также был первым всплеском с наблюдаемым радиочастотным послесвечением. Анализируя колебательную силу радиосигналов, астроном Дейл Фрейл подсчитал, что источник радиоволн расширялся почти со скоростью света . Это предоставило убедительные доказательства того, что гамма-всплески представляют собой релятивистски расширяющиеся взрывы.
Открытие
[ редактировать ]Гамма-всплеск (GRB) — это очень яркая вспышка гамма-лучей — самой энергичной формы электромагнитного излучения . Впервые гамма-всплески были обнаружены в 1967 году спутниками «Вела» (серия космических аппаратов, предназначенных для обнаружения ядерных взрывов в космосе). [2] За первоначальным всплеском часто следует более продолжительное «послесвечение», излучаемое на более длинных волнах ( рентгеновских , ультрафиолетовых , оптических , инфракрасных и радио ). Первым обнаруженным послесвечением гамма-всплеска было рентгеновское послесвечение GRB 970228 . [3] который был обнаружен BeppoSAX , итальянско-голландским спутником, первоначально предназначенным для изучения рентгеновских лучей. [4]
В четверг, 8 мая 1997 года, в 21:42 по всемирному координированному времени монитор гамма-всплесков BeppoSAX зарегистрировал гамма-всплеск, который длился примерно 15 секунд. [5] [6] Его также обнаружил «Улисс» , роботизированный космический зонд, предназначенный для изучения Солнца . [7] и экспериментом по всплескам и переходным источникам (BATSE) на борту Комптонской обсерватории гамма-лучей . [8] Всплеск также произошел в поле зрения одной из двух широкоугольных рентгеновских камер BeppoSAX. В течение нескольких часов команда BeppoSAX локализовала всплеск в поле ошибки — небольшой области вокруг конкретной позиции, учитывающей ошибку в позиции, — диаметром примерно 10 угловых минут . [6]
Наблюдения
[ редактировать ]После того, как приблизительное положение взрыва было определено, Энрико Коста из команды BeppoSAX связался с астрономом Дейлом Фрейлом из Национальной радиоастрономической обсерватории Very Large Array . Фрайл начал проводить наблюдения на длине волны 20 сантиметров в 1:30 UTC , менее чем через четыре часа после открытия. [9] Готовясь к своим наблюдениям, Фрайл связался с астрономом Станиславом Джорджовски , который работал с телескопом Хейла . Джорговски немедленно сравнил свои изображения региона со старыми изображениями из цифрового обзора неба , но не обнаружил в поле ошибки новых источников света. Марк Мецгер, коллега Джорговского из обсерватории Калифорнийского технологического института , провел более обширный анализ данных, но также не смог идентифицировать какие-либо новые источники света. [9]
На следующий вечер Джорджовский снова осмотрел местность. 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, светимость которого увеличилась, но предположил, что это переменная звезда, а не послесвечение гамма-всплеска. Титус Галама и Пол Гроот , члены исследовательской группы в Амстердаме под руководством Яна ван Парадижа , сравнили изображения, полученные телескопом WIYN 8 мая и телескопом Уильяма Гершеля 9 мая. Они также не смогли найти никаких источников света, которые потускнели. в течение этого времени. [10]
Обнаружив рентгеновское послесвечение взрыва, команда BeppoSAX обеспечила более точную локализацию, и то, что Мецгер считал переменной звездой, 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. [11] Позже было подтверждено, что это оптическое послесвечение взрыва. [10]
В ночь с 10 на 11 мая 1997 года коллега Мецгера Чарльз Стейдель зафиксировал спектр переменного объекта в обсерватории В.М. Кека . [12] Затем он отправил данные Мецгеру, который после идентификации системы линий поглощения , связанных с магнием и железом, определил смещение красное z = 0,8349 ± 0,0002. [13] [14] [15] это указывает на то, что свет от взрыва был поглощен материей на расстоянии примерно 6 миллиардов световых лет от Земли. [16] Хотя красное смещение самого взрыва не было определено, поглощающее вещество обязательно находилось между взрывом и Землей, а это означает, что сам взрыв находился как минимум на таком же расстоянии. [12] [17] Отсутствие леса Лайман-альфа в спектрах особенностей ограничивало красное смещение до уровня z ≤ 2,3, [14] [15] в то время как дальнейшее исследование, проведенное Дэниелом Э. Райхартом из Чикагского университета, показало красное смещение z ≈ 1,09. Это был первый случай, когда ученым удалось измерить красное смещение гамма-всплеска. [18] [19] 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 эмиссионные линии не были 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 всплеска на длине волны 3,5 см и сразу же обнаружил сильный сигнал. [21] Через 24 часа сигнал на длине волны 3,5 см стал значительно сильнее, а также он обнаружил сигналы на длинах волн 6 и 21 см. [21] Это было первое подтвержденное наблюдение радиопослесвечения гамма-всплеска. [21] [22] [23]
В течение следующего месяца Фрайл заметил, что светимость радиоисточника значительно колебалась изо дня в день, но в среднем увеличивалась. Флуктуации не происходили одновременно на всех наблюдаемых длинах волн, что Джереми Гудман из Принстонского университета объяснил как результат отклонения радиоволн межзвездной плазмой в Млечном Пути. [22] [24] Такие радиомерцания (быстрые изменения радиосветимости объекта) возникают только тогда, когда источник имеет видимый диаметр менее 3 угловых микросекунд. [24]
Характеристики
[ редактировать ]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 широкоугольная камера (2–26 кэВ) зафиксировала флюенс (0,7 ± 0,1) × 10 −6 эрг/см 2 (0,7 ± 0,1 нДж/м 2 ). [25] BATSE (20–1000 кэВ) зарегистрировал флюенс (3,1 ± 0,2) × 10 −6 эрг/см 2 (3,1 ± 0,2 нДж/м 2 ). [8]
Примерно через 5 часов после вспышки видимая звездная 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 в R-диапазон (красная область спектра). [20] Послесвечение достигло максимальной яркости в обоих диапазонах примерно через 2 дня после первой регистрации всплеска — 19,6 ± 0,3 в U-диапазоне в 2:13 UTC 11 мая и 19,8 ± 0,2 в R-диапазоне в 20:55 UTC. 10 мая. [20]
Джеймс Э. Роудс, астроном Национальной обсерватории Китт-Пик , проанализировал всплеск и определил, что он не был сильно излучаемым . [26] Дальнейший анализ, проведенный Фрейлом и его коллегами, показал, что общая энергия, выделившаяся в результате взрыва, составила примерно 5×10 50 эрги (5×10 43 Дж) и Роудс определили, что полная энергия гамма-излучения составляет примерно 3×10 50 очень (3×10 43 Дж). [27] Это означало, что гамма-лучи и кинетическая энергия выбросов всплеска были сопоставимы, что фактически исключало те модели гамма-всплесков, которые относительно неэффективны в производстве гамма-лучей. [27]
Масштаб расстояний и модель выбросов
[ редактировать ]До этого всплеска астрономы не пришли к единому мнению относительно того, как далеко происходят гамма-всплески от Земли. Хотя изотропное распределение всплесков предполагало, что они не происходят внутри диска Млечного Пути Млечного Пути , некоторые астрономы поддержали идею о том, что они происходят внутри гало , заключив, что всплески заметно слабы, поскольку 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 энерговыделения всплеска однозначно подтвердили последнюю теорию, фактически положив конец спорам. [28]
В течение мая радиомерцания становились менее заметными, пока совсем не прекратились. Это означает, что радиоисточник существенно расширился за время, прошедшее с момента регистрации всплеска. Используя известное расстояние до источника и время, прошедшее до окончания мерцания, Фрейл рассчитал, что радиоисточник расширился почти со скоростью света . [29] Хотя различные существующие модели уже включали идею релятивистски расширяющегося огненного шара, это было первое убедительное доказательство в поддержку такой модели. [30] [31]
Принимающая галактика
[ редактировать ]Послесвечение GRB 970508 достигло пика общей светимости через 19,82 дня после регистрации вспышки. Затем он затухал по степенному закону в течение примерно 100 дней. [32] Послесвечение в конечном итоге исчезло, открыв хозяину взрыва, карликовую галактику, активно звездообразующую, с видимой величиной V = 25,4 ± 0,15. [32] [33] Галактика хорошо описывалась экспоненциальным диском с эллиптичностью 0,70 ± 0,07. [32] Красное смещение оптического послесвечения GRB 970508, z = 0,835, согласуется с красным смещением родительской галактики z = 0,83, что позволяет предположить, что, в отличие от ранее наблюдавшихся вспышек, GRB 970508 мог быть связан с активным ядром галактики . [32]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Джорджовский 1997 г.
- ^ Шиллинг 2002 , стр. 12–16.
- ^ Коста 1997
- ^ Шиллинг 2002 , стр. 58–60.
- ^ Педерсен 1997
- ^ Перейти обратно: а б Шиллинг 2002 , стр. 115–116.
- ^ Скоро 1998 г.
- ^ Перейти обратно: а б Кувелиоту 1997 г.
- ^ Перейти обратно: а б Шиллинг 2002 , стр. 116–117.
- ^ Перейти обратно: а б с Шиллинг 2002 , стр. 118–120.
- ^ Бонд 1997
- ^ Перейти обратно: а б Шиллинг 2002 , стр. 121–123.
- ^ Варендофф 2001 , стр. 383.
- ^ Перейти обратно: а б Мецгер 1997а
- ^ Перейти обратно: а б Мецгер 1997b
- ^ Кац 2002 , с. 148
- ^ Кац 2002 , с. 149
- ^ Шиллинг 2002 , с. 120
- ^ Райхарт 1998 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Кастро-Тирадо 1998 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Шиллинг 2002 , с. 124
- ^ Перейти обратно: а б Кац 2002 , с. 147
- ^ НРАО 1997 г.
- ^ Перейти обратно: а б Шиллинг 2002 , с. 125
- ^ Галама 1998 г.
- ^ Роудс 1999
- ^ Перейти обратно: а б Пачинский 1999 , стр. 2.
- ^ Шиллинг 2002 , с. 123
- ^ Ваксман 1998
- ^ Шиллинг 2002 , с. 126
- ^ Пиран 1999 , с. 23
- ^ Перейти обратно: а б с д Фрухтер 2000
- ^ Блум 1998 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Блум, Дж.С.; Джорджовский, С.Г.; Кулкарни, СР; Фрайл, Д.А. (1 ноября 1998 г.). «Главная галактика GRB 970508» (PDF) . Астрофизический журнал . 507 (1). Калифорнийский технологический институт: L25–L28. arXiv : astro-ph/9807315 . Бибкод : 1998ApJ...507L..25B . дои : 10.1086/311682 . S2CID 18107687 . Проверено 15 марта 2009 г.
- Бонд, HE (1997). «Циркуляр МАС 6654: 1997 см; GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 г.
- Кастро-Тирадо, AJ; Горосабель, Хавьер; Бенитес, Нарцисо; Вольф, Кристиан; Фокенброк, Ральф; Мартинес-Гонсалес, Энрике; Кристен, Хельмут; Бройлс, Адрик; Педерсен, Хольгер; Грейнер, Йохен; Коста, Энрико; Фероци, Марко; Пиро, Луиджи; Фронтера, Филиппо; Никастро, Лучано; Палацци, Элиана; Бартолини, Коррадо; Гварниери, Адриано; Масетти, Никола; Пиччиони, Адальберто; Миньоли, Марко; Вольд, Магрет; Лейси, Марк; Биркл, Курт; Бродхерст, Том; Брандт, Соен; Лунд, Нильс (13 февраля 1998 г.). «Фотометрия и спектроскопия оптического аналога GRB 970508». Наука . 279 (5353): 1011–1014. Бибкод : 1998Sci...279.1011C . дои : 10.1126/science.279.5353.1011 . ПМИД 9461429 .
- Коста, Э.; Бордер, Ф.; Хейзе, Дж.; Фероци, М.; Ин 'т Занд, Дж.; Фиоре, Ф.; Ремень, Миннесота; Из реки, Д.; Никастро, Л.; Орландини, М.; Палацци, Э.; Раписарда, М.; Заваттини, Г.; Джагер, Р.; Пармар, А.; Оуэнс, А.; Моленди, С.; Кусумано, Г.; Маккароне, MC; Джарруссо, С.; Колетта, А.; Антонелли, Луизиана; Томас, П.; Мюллер, Дж.М.; Пиро, Л.; Батлер, Р.К. (19 июня 1997 г.). «Открытие рентгеновского послесвечения, связанного со вспышкой гамма-излучения 28 февраля 1997 г.». Природа . 387 (6635): 783–785. arXiv : astro-ph/9706065 . Бибкод : 1997Natur.387..783C . дои : 10.1038/42885 . S2CID 4260635 .
- Джорджовский, С.Г.; Мецгер, MR; Одеван, Южная Каролина; Гал, РР; Кулкарни, СР; Паре, Массачусетс; Фрайл, Д.А.; Коста, Э.; Фероци, М. (1997). «Циркуляр МАС 6655: GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 г.
- «Очень большая решетка обнаруживает радиоизлучение гамма-всплеска» (пресс-релиз). Национальная радиоастрономическая обсерватория. 15 мая 1997 г. Проверено 4 апреля 2009 г.
- Фрухтер, А.С.; Пиан, Э.; Гиббонс, Р.; Торсетт, SE; Фергюсон, Х.; Питер, Л.; Саху, КК; Ливио, М.; Каравео, П .; Фронтера, Ф.; Кувелиоту, Дж.; Макчетто, Д.; Палацци, Э.; Педерсен, Х.; Тавани, М.; Ван Парадейс, Дж. (20 декабря 2000 г.). «Наблюдения родительской галактики GRB 970508 космическим телескопом Хаббл» . Астрофизический журнал . 545 (2): 664–669. arXiv : astro-ph/9903236 . Бибкод : 2000ApJ...545..664F . дои : 10.1086/317870 . S2CID 14856861 . Проверено 1 апреля 2009 г.
- Галама, Ти Джей; Грут, ПиДжей; Ван Парадийс, Дж.; Кувелиоту, К.; Стром, Р.Г.; Вайерс, RAMJ; Танвир, Н.; Блум, Дж.; Центурион, М.; Телтинг, Дж.; Руттен, РГМ; Смит, П.; Макки, К.; Смартт, С.; Бенн, К.; Хейзе, Дж.; Инт Занд, Дж. (10 апреля 1998 г.). «Оптическое продолжение GRB 970508» (PDF) . Астрофизический журнал . 497 (1): Л13–Л16. arXiv : astro-ph/9802160 . Бибкод : 1998ApJ...497L..13G . дои : 10.1086/311268 . S2CID 118998539 . Проверено 4 апреля 2009 г.
- Кац, Джонатан И. (2002). Самые большие удары . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-514570-0 .
- Кувелиоту, К.; Бриггс, Миссисипи; Прис, Р.; Фишман, Дж.Дж.; Миган, Калифорния; Хармон, бакалавр (1997). «Циркуляр МАС 6660: GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 г.
- Мецгер, MR; Джорджовский, С.Г.; Стейдель, CC; Кулкарни, СР; Адельбергер, КЛ; Фрайл, Д.А. (1997). «Циркуляр МАС 6655: GRB 970508» . Международный астрономический союз . Проверено 5 июля 2011 г.
- Мецгер, MR; Джорджовский, С.Г.; Кулкарни, СР; Стейдель, CC; Адельбергер, КЛ; Фрайл, Д.А.; Коста, Э.; Фронтера, Ф. (1997b). «Спектральные ограничения на красное смещение оптического аналога гамма-всплеска 8 мая 1997 года» . Природа . 387 (6636): 878–880. Бибкод : 1997Natur.387..878M . дои : 10.1038/43132 .
- Пачинский, Богдан (1999). М. Ливио; Н. Панагия; К. Саху (ред.). Связь гамма-всплеска со сверхновой . Сверхновые и гамма-всплески: величайшие взрывы со времен Большого взрыва . Научный институт космического телескопа . стр. 1–8. ISBN 0-521-79141-3 .
- Педерсон, Х.; Яунсен, АО; Грав, Т.; Остенсен, Р.; Андерсен, Мичиган; Уолд, М.; Кристен, Х.; Бройлс, А.; Наслунд, М.; Франссон, К.; Лейси, М.; Кастро-Тирадо, AJ; Горосабел, Дж.; Родригес Эспиноза, JM; Перес, AM; Вольф, К.; Фокенброк, Р.; Хьорт, Дж.; Мухли, П.; Хакала, П.; Пиро, Л.; Фероци, М.; Коста, Э.; Никастро, Л.; Палацци, Э.; Фронтера, Ф.; Мональди, Л.; Хейзе, Дж. (1998). «Доказательства разнообразного оптического излучения от источников гамма-всплесков». Астрофизический журнал . 496 (1): 311–315. arXiv : astro-ph/9710322 . Бибкод : 1998ApJ...496..311P . дои : 10.1086/305385 . S2CID 16614555 .
- Пиан, Э.; Фрухтер, А.С.; Бержерон, Ле; Торсетт, SE; Фронтера, Ф.; Тавани, М.; Коста, Э.; Фероци, М.; Халперн, Дж.; Лукас, РА; Никастро, Л.; Палацци, Э.; Пиро, Л.; Спаркс, В.; Кастро-Тирадо, AJ; Галл, Т.; Херли, К.; Педерсен, Х. (10 января 1998 г.). «Изображение оптического переходного процесса, связанного с GRB 970508, космическим телескопом Хаббл». Астрофизический журнал . 492 (2): Л103–Л106. arXiv : astro-ph/9710334 . Бибкод : 1998ApJ...492L.103P . дои : 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 . стр. 17–35. ISBN 0-521-79141-3 .
- Райхарт, Дэниел Э. (19 февраля 1998 г.). «Красное смещение GRB 970508». Письма астрофизического журнала . 495 (2). Чикагский университет: L99–L101. arXiv : astro-ph/9712134 . Бибкод : 1998ApJ...495L..99R . дои : 10.1086/311222 . S2CID 119394440 .
- Роудс, Джеймс Э. (25 марта 1999 г.). «Динамика и кривые блеска послесвечений излучаемых гамма-всплесков». Астрофизический журнал . 525 (2): 737–749. arXiv : astro-ph/9903399 . Бибкод : 1999ApJ...525..737R . дои : 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 Волкене Шенфельдере (ред.). Вселенная в гамма-лучах . Спрингер. стр. 367–396. ISBN 978-3-540-67874-8 .
- Ваксман, Э.; Кулкарни, СР; Фрайл, Д.А. (10 апреля 1998 г.). «Последствия радиопослесвечения от гамма-всплеска 8 мая 1997 года». Астрофизический журнал . 497 (1): 288–293. arXiv : astro-ph/9709199 . Бибкод : 1998ApJ...497..288W . дои : 10.1086/305467 . S2CID 119438251 .