GRB 970508 - GRB 970508
Obrázek optického dosvitu GRB 970508 pořízený jeden měsíc po detekci záblesku | |
Jiná označení | GRB 970508 |
---|---|
Typ události | Gama záblesk |
datum | 21:24 UTC 8. května 1997 |
Doba trvání | 15 ± 1 sekunda |
Nástroj | BeppoSAX, Comptonská gama observatoř, Ulysses |
Souhvězdí | Camelopardalis |
Správný vzestup | 06h 53m 49s[1] |
Deklinace | +79° 16′ 19.6″[1] |
Vzdálenost | 6 000 000 000 ly (1.8×109 ks) |
Rudý posuv | 0.835 ≤ z ≤ 2.3 |
Vrchol zdánlivá velikost | 19.6 |
Celkový energetický výkon | 5 × 1050 erg (5 × 1043 J ) |
Související média na Wikimedia Commons | |
GRB 970508 byl gama záblesk (GRB) zjištěno 8. května 1997 v 21:42UTC; je historicky důležitý jako druhý GRB (po GRB 970228 ) s detekovaným dosvitem na jiných vlnových délkách, první má přímé měření dosvitu červeného posunu a první je detekováno na rádiových vlnových délkách.
Gama záblesk je vysoce světelný záblesk spojený s výbuchem ve vzdálené galaxii a produkující gama paprsky, nejenergetičtější forma elektromagnetická radiace, a často následovaný dlouhodobějším „dosvitem“ vyzařovaným při delších vlnových délkách (rentgen, ultrafialový, optický, infračervený, a rádio ).
GRB 970508 byl detekován monitorem gama záblesku na italsko-nizozemštině Rentgenová astronomie satelit BeppoSAX. Astronom Mark Metzger určil, že GRB 970508 se vyskytlo nejméně 6 miliardsvětelné roky z Země; toto bylo první měření vzdálenosti k záblesku gama záření.
Až do tohoto výbuchu astronomové nedosáhli shody ohledně vzdálenosti GRB od Země. Někteří podporovali myšlenku, že GRB se vyskytují v rámci mléčná dráha, ale jsou viditelně slabé, protože nejsou vysoce energetické. Jiní dospěli k závěru, že GRB se vyskytují v jiných galaxiích v kosmologický vzdálenosti a jsou extrémně energické. Ačkoli možnost více typů GRB znamenala, že se obě teorie vzájemně nevylučovaly, měření vzdálenosti jednoznačně umístilo zdroj GRB mimo mléčná dráha, čímž fakticky končí debatu.
GRB 970508 byl také první výbuch s pozorovaným rádiová frekvence dosvit. Analýzou kolísající síly rádiových signálů astronom Dale Frail vypočítal, že zdroj rádiových vln se rozšířil téměř na rychlost světla. To poskytlo přesvědčivé důkazy o tom, že GRB jsou relativisticky rozšiřující se výbuchy.
Objev
Gama záblesk (GRB) je vysoce světelný záblesk gama paprsky - nejenergetičtější forma elektromagnetická radiace. GRB byly poprvé detekovány v roce 1967 Satelity Vela (série kosmických lodí určených k detekci jaderných výbuchů ve vesmíru).[2] Po počátečním záblesku často následuje déle trvající „dosvit“ emitovaný při delších vlnových délkách (rentgen, ultrafialový, optický, infračervený, a rádio ). Prvním objeveným dosvitem GRB byl rentgenový dosvit GRB 970228,[3] který byl zjištěn uživatelem BeppoSAX, italsko-nizozemský satelit původně navržený ke studiu rentgenových paprsků.[4]
Ve čtvrtek 8. května 1997 v 21:42 UTC zaregistroval monitor Gameplay Burst společnosti BeppoSAX gamma ray burst, který trval přibližně 15 sekund.[5][6] Bylo také zjištěno Ulysses, robotická vesmírná sonda určená ke studiu slunce,[7] a experimentem Burst and Transient Source (BATSE) na palubě Comptonská gama observatoř.[8] Výbuch nastal také v zorném poli jednoho ze dvou BeppoSAX rentgen Širokoúhlé fotoaparáty. Během několika hodin tým BeppoSAX lokalizoval shluk do chybového pole - malé oblasti kolem konkrétní polohy, aby odpovídal chyba v poloze - o průměru přibližně 10obloukové minuty.[6]
Postřehy
Poté, co byla určena hrubá poloha výbuchu, Enrico Costa týmu BeppoSAX kontaktoval astronoma Dale Frail na Národní radioastronomická observatoř je Velmi velké pole. Frail začal pozorovat v a vlnová délka 20 centimetrů v 01:30UTC, méně než čtyři hodiny po objevu.[9] Při přípravě na svá pozorování Frail kontaktoval astronoma Stanislav Djorgovski, který pracoval s Haleův dalekohled. Djorgovski okamžitě porovnal své obrazy regionu se staršími snímky z Digitalizovaný průzkum oblohy, ale v chybové schránce nenašel žádné nové zdroje světla. Mark Metzger, Djorgovského kolega v Caltech observatoř provedla rozsáhlejší analýzu dat, ale také nebyla schopna identifikovat žádné nové zdroje světla.[9]
Následující večer Djorgovski znovu pozoroval region. Porovnal snímky z obou nocí, ale chybová schránka neobsahovala žádné objekty, které by mezi 8. a 9. květnem poklesly v jasu.[10] Metzger si všiml jednoho objektu, který se zvýšil v jasu, ale předpokládal, že to byl proměnná hvězda spíše než dosvit GRB. Titus Galama a Paul Groot, členové výzkumného týmu v Amsterdam vedené Jan van Paradijs, porovnal obrázky pořízené Dalekohled WIYN 8. května a Dalekohled Williama Herschela 9. května Také nebyli schopni najít žádné světelné zdroje, které během té doby vybledly.[10]
Poté, co objevil rentgenový dosvit záblesku, tým BeppoSAX poskytl přesnější lokalizaci a to, co Metzger považoval za proměnnou hvězdu, bylo stále přítomno v tomto menším chybovém poli. Tým Caltech i Amsterdam se zdráhali zveřejnit jakékoli závěry týkající se proměnného objektu. 10. května Howard Bond z Vědecký ústav pro vesmírný dalekohled zveřejnil svůj objev,[11] což se později potvrdilo jako optický dosvit záblesku.[10]
V noci mezi 10. a 11. květnem 1997 Metzgerův kolega Charles Steidel zaznamenal spektrum proměnného objektu na Hvězdárna W. M. Kecka.[12] Poté poslal data Metzgerovi, který po identifikaci systému absorpční linie spojený s hořčík a žehlička určeno a rudý posuv z z = 0.8349 ± 0.0002,[13][14][15] což naznačuje, že světlo z výbuchu bylo absorbováno hmotou zhruba 6 miliard světelné roky ze Země.[16] Přestože nebyl určen rudý posuv samotného záblesku, absorpční hmota byla nutně umístěna mezi výbuchem a Zemí, což znamená, že samotný záblesk byl přinejmenším stejně daleko.[12][17] Nepřítomnost Lyman-alfa les rysy ve spektrech omezovaly rudý posuv na z ≤ 2.3,[14][15] zatímco další vyšetřování Daniel E. Reichart z University of Chicago navrhl rudý posuv z ≈ 1,09. Jednalo se o první případ, kdy vědci dokázali měřit rudý posuv GRB.[18][19] Několik optických spekter bylo také získáno na Observatoř Calar Alto při vlnových délkách 4 300–7 100A (430–710 nm ) a 3 500–8 000 Å (350–800 nm), ale nebyly identifikovány žádné emisní čáry.[20]
13. května, pět dní po první detekci GRB 970508, Frail obnovil svá pozorování pomocí Very Large Array.[21] Prováděl pozorování polohy výbuchu na vlnové délce 3,5 cm a okamžitě detekoval silný signál.[21] Po 24 hodinách se signál 3,5 cm výrazně zesílil a také detekoval signály na vlnové délce 6 a 21 cm.[21] Toto bylo první potvrzené pozorování rádiového dosvitu GRB.[21][22][23]
Během příštího měsíce Frail zjistil, že svítivost rádiového zdroje významně kolísá ze dne na den, ale v průměru se zvyšuje. Kolísání nenastalo současně na všech pozorovaných vlnových délkách, které Jeremy Goodman z Univerzita Princeton vysvětleno jako výsledek rádiových vln ohýbaných mezihvězdami plazma v Mléčné dráze.[22][24] Takový rádiové scintilace (rychlé změny v rádiové svítivosti objektu) nastávají, pouze pokud má zdroj zdánlivý průměr menší než 3 mikrosekundy.[24]
Vlastnosti
Monitor Gamma-Ray Burst Monitor společnosti BeppoSAX, pracující v energetickém rozsahu 40–700keV, zaznamenal a plynulost z (1,85 ± 0,3) × 10−6 erg /cm2 (1.85 ± 0.3 nJ / m2) a širokoúhlá kamera (2–26 keV) zaznamenala vliv (0,7 ± 0,1) × 10−6 erg / cm2 (0,7 ± 0,1 nJ / m2).[25] BATSE (20–1 000 keV) zaznamenal vliv (3,1 ± 0,2) × 10−6 erg / cm2 (3,1 ± 0,2 nJ / m2).[8]
Asi 5 hodin po výbuchu zdánlivá velikost objektu - logaritmická míra jeho jasu s vyšším číslem označujícím slabší objekt - byla 20,3 ± 0,3 U-pásmo (ultrafialová oblast spektra) a 21,2 ± 0,1 v pásmu R (červená oblast spektra).[20] Dosvit dosáhl své maximální svítivosti v obou pásmech přibližně 2 dny po první detekci záblesku - 19,6 ± 0,3 v pásmu U v 02:13 UTC 11. května a 19,8 ± 0,2 v pásmu R v 20:55 UTC 10. května.[20]
James E. Rhoads, astronom na Kitt Peak National Observatory, analyzoval dávku a zjistil, že to není silné paprskově.[26] Další analýza Fraila a jeho kolegů ukázala, že celková energie uvolněná výbuchem byla přibližně 5 × 1050 ergs (5 × 1043 J) a Rhoads určili, že celková energie gama záření byla přibližně 3 × 1050 erg (3 × 1043 J).[27] To znamenalo, že gama záření a kinetická energie ejecty výbuchu byly srovnatelné, což účinně vylučuje ty modely GRB, které jsou při produkci gama paprsků relativně neúčinné.[27]
Měřítko vzdálenosti a emisní model
Před tímto výbuchem astronomové nedosáhli shody ohledně toho, jak daleko se od Země vyskytují GRB. Ačkoliv izotropní distribuce dávek naznačilo, že se nevyskytují na disku disku mléčná dráha, někteří astronomové podpořili myšlenku, že se vyskytují v Mléčné dráze svatozář k závěru, že výbuchy jsou viditelně slabé, protože nejsou vysoce energetické. Jiní dospěli k závěru, že GRB se vyskytují v jiných galaxiích v kosmologický vzdálenosti a že je lze detekovat, protože jsou extrémně energické. Měření vzdálenosti a výpočty celkového uvolnění energie výbuchu jednoznačně podpořily druhou teorii, což účinně ukončilo debatu.[28]
Po celý květen byly rádiové scintilace méně nápadné, dokud úplně nepřestaly. To znamená, že rádiový zdroj se významně rozšířil v době, která uplynula od detekce záblesku. Frail pomocí známé vzdálenosti ke zdroji a uplynulého času před koncem scintilace vypočítal, že se rádiový zdroj rozšířil téměř na rychlost světla.[29] Zatímco různé existující modely již zahrnovaly pojem a relativisticky rozšiřování ohnivé koule, toto byl první silný důkaz na podporu takového modelu.[30][31]
Hostitelská galaxie
Dosvit GRB 970508 dosáhl vrcholu celkové svítivosti 19,82 dne po detekci záblesku. Poté vybledlo s mocenský zákon svah asi 100 dní.[32] Dosvit nakonec zmizel a odhalil hostitele výbuchu, aktivně trpasličí galaxii vytvářející hvězdy s zdánlivá velikost z PROTI = 25.4 ± 0.15.[32][33] Galaxii dobře vybavil exponenciální disk s eliptičnost 0,70 ± 0,07.[32] Červený posuv optického dosvitu GRB 970508, z = 0,835, souhlasil s rudým posunem hostitelské galaxie o z = 0,83, což naznačuje, že na rozdíl od dříve pozorovaných výbuchů mohla být GRB 970508 spojena s aktivní galaktické jádro.[32]
Poznámky
- ^ A b Djorgovski 1997
- ^ Schilling 2002, s. 12–16
- ^ Costa 1997
- ^ Schilling 2002, str. 58–60
- ^ Pedersen 1997
- ^ A b Schilling 2002, str. 115–116
- ^ Pian 1998
- ^ A b Kouveliotou 1997
- ^ A b Schilling 2002, str. 116–117
- ^ A b C Schilling 2002, str. 118–120
- ^ Bond 1997
- ^ A b Schilling 2002, str. 121–123
- ^ Varendoff 2001, str. 383
- ^ A b Metzger 1997a
- ^ A b Metzger 1997b
- ^ Katz 2002, str. 148
- ^ Katz 2002, str. 149
- ^ Schilling 2002, str. 120
- ^ Reichart 1998
- ^ A b C Castro-Tirado 1998
- ^ A b C d Schilling 2002, str. 124
- ^ A b Katz 2002, str. 147
- ^ NRAO 1997
- ^ A b Schilling 2002, str. 125
- ^ Galama 1998
- ^ Rhoads 1999
- ^ A b Paczyński 1999, str. 2
- ^ Schilling 2002, str. 123
- ^ Waxman 1998
- ^ Schilling 2002, str. 126
- ^ Piran 1999, str. 23
- ^ A b C d Fruchter 2000
- ^ Bloom 1998
Reference
- Zvuková pomoc
- Více mluvených článků
- Bloom, J. S .; Djorgovski, S. G .; Kulkarni, S. R .; Frail, D. A. (01.11.1998). „Hostitelská galaxie GRB 970508“ (PDF). Astrofyzikální deník. Kalifornský technologický institut. 507 (1): L25 – L28. arXiv:astro-ph / 9807315. Bibcode:1998ApJ ... 507L..25B. doi:10.1086/311682. Citováno 2009-03-15.
- Bond, H. E. (1997). „IAU Circular 6654: 1997cm; GRB 970508“. Mezinárodní astronomická unie. Citováno 2011-07-05.
- Castro-Tirado, A. J .; Gorosabel, Javier; Benitez, Narciso; Vlk, Christian; Fockenbrock, Ralf; Martinez-Gonzalez, Enrique; Kristen, Helmuth; Broeils, Adrick; Pedersen, Holger; Greiner, Jochen; Costa, Enrico; Feroci, Marco; Piro, Luigi; Frontera, Filippo; Nicastro, Luciano; Palazzi, Eliana; Bartolini, Corrado; Guarnieri, Adriano; Masetti, Nicola; Piccioni, Adalberto; Mignoli, Marco; Wold, Magrethe; Lacy, Mark; Birkle, Kurt; Broadhurst, Tom; Brandt, Soen; Lund, Niels (1998-02-13). "Fotometrie a spektroskopie optického protějšku GRB 970508". Věda. 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, M. N .; Dal Fiume, D .; Nicastro, L .; Orlandini, M .; Palazzi, E .; Rapisarda, M .; Zavattini, G .; Jager, R .; Parmar, A .; Owens, A .; Molendi, S .; Cusumano, G .; MacCarone, M. C .; Giarrusso, S .; Coletta, A .; Antonelli, L. A .; Giommi, P .; Muller, J. M .; Piro, L .; Butler, R. C. (1997-06-19). „Objev rentgenového dosvitu souvisejícího s výbuchem y-paprsků ze dne 28. února 1997“. Příroda. 387 (6635): 783–785. arXiv:astro-ph / 9706065. Bibcode:1997 Natur.387..783C. doi:10.1038/42885.
- Djorgovski, S. G .; Metzger, M. R.; Odewahn, S. C .; Gal, R.R .; Kulkarni, S. R .; Pahre, M. A .; Frail, D. A .; Costa, E .; Feroci, M. (1997). „IAU Circular 6655: GRB 970508“. Mezinárodní astronomická unie. Citováno 2011-07-05.
- „Very Large Array Detects Radio Emission From Gamma-Ray Burst“ (Tisková zpráva). Národní radioastronomická observatoř. 1997-05-15. Citováno 2009-04-04.
- Fruchter, A. S .; Pian, E .; Gibbons, R .; Thorsett, S.E .; Ferguson, H .; Benzín.; Sahu, K. C .; Livio, M .; Caraveo, P.; Frontera, F .; Kouveliotou, C .; MacChetto, D .; Palazzi, E .; Pedersen, H .; Tavani, M .; Van Paradijs, J. (2000-12-20). „Pozorování Hubblova kosmického dalekohledu v hostitelské galaxii GRB 970508“. Astrofyzikální deník. 545 (2): 664–669. arXiv:astro-ph / 9903236. Bibcode:2000ApJ ... 545..664F. doi:10.1086/317870. Citováno 2009-04-01.
- Galama, T. J .; Groot, P. J .; Van Paradijs, J .; Kouveliotou, C .; Strom, R. G .; Wijers, R. A. M. J .; Tanvir, N .; Bloom, J .; Centurion, M .; Telting, J .; Rutten, R. G. M .; Smith, P .; MacKey, C .; Smartt, S .; Benn, C .; Heise, J .; In't Zand, J. (10.04.1998). „Optické sledování GRB 970508“ (PDF). Astrofyzikální deník. 497 (1): L13 – L16. arXiv:astro-ph / 9802160. Bibcode:1998ApJ ... 497L..13G. doi:10.1086/311268. Citováno 2009-04-04.
- Katz, Jonathan I. (2002). Největší rány. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-514570-0.
- Kouveliotou, C .; Briggs, M. S .; Preece, R .; Fishman, G. J .; Meegan, C. A .; Harmon, B. A. (1997). „IAU Circular 6660: GRB 970508“. Mezinárodní astronomická unie. Citováno 2011-07-05.
- Metzger, M. R.; Djorgovski, S. G .; Steidel, C. C .; Kulkarni, S. R .; Adelberger, K. L .; Frail, D. A. (1997). „IAU Circular 6655: GRB 970508“. Mezinárodní astronomická unie. Citováno 2011-07-05.
- Metzger, M. R.; Djorgovski, S. G .; Kulkarni, S. R .; Steidel, C. C .; Adelberger, K. L .; Frail, D. A .; Costa, E .; Frontera, F. (1997b). „Spektrální omezení červeného posuvu optického protějšku záblesku gama záření z 8. května 1997“. Příroda. 387 (6636): 878–880. Bibcode:1997 Natur.387..878M. doi:10.1038/43132.
- Paczyński, Bohdan (1999). M. Livio; N. Panagia; K. Sahu (eds.). Vztah gama-záblesku – supernovy. Supernovy a gama záblesky: největší exploze od velkého třesku. Vědecký ústav pro vesmírný dalekohled. s. 1–8. ISBN 0-521-79141-3.
- Pederson, H .; Jaunsen, A. O .; Grav, T .; Ostensen, R .; Andersen, M. I .; Wold, M .; Kristen, H .; Broeils, A .; Naslund, M .; Fransson, C .; Lacy, M .; Castro ‐ Tirado, A. J .; Gorosabel, J .; 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 .; Monaldi, L .; Heise, J. (1998). „Důkazy o rozmanitých optických emisích ze zdrojů gama záblesku“. Astrofyzikální deník. 496 (1): 311–315. arXiv:astro-ph / 9710322. Bibcode:1998ApJ ... 496..311P. doi:10.1086/305385.
- Pian, E .; Fruchter, A. S .; Bergeron, L. E.; Thorsett, S.E .; Frontera, F .; Tavani, M .; Costa, E .; Feroci, M .; Halpern, J .; Lucas, R. A .; Nicastro, L .; Palazzi, E .; Piro, L .; Sparks, W .; Castro-Tirado, A. J .; Gull, T .; Hurley, K .; Pedersen, H. (01.01.1998). „Hubble Space Telescope Imaging of the Optical Transient Associated with GRB 970508“. Astrofyzikální deník. 492 (2): L103 – L106. arXiv:astro-ph / 9710334. Bibcode:1998ApJ ... 492L.103P. doi:10.1086/311101.
- Piran, Tsvi (1999). M. Livio; N. Panagia; K. Sahu (eds.). Ohnivé koule. Supernovy a gama záblesky: největší exploze od velkého třesku. Vědecký ústav pro vesmírný dalekohled. str. 17–35. ISBN 0-521-79141-3.
- Reichart, Daniel E. (1998-02-19). "Rudý posuv GRB 970508". Astrofyzikální deníkové dopisy. University of Chicago. 495 (2): L99 – L101. arXiv:astro-ph / 9712134. Bibcode:1998ApJ ... 495L..99R. doi:10.1086/311222.
- Rhoads, James E. (1999-03-25). „Dynamika a světelné křivky paprsků paprsků paprsků paprsků záblesku“. Astrofyzikální deník. 525 (2): 737–749. arXiv:astro-ph / 9903399. Bibcode:1999ApJ ... 525..737R. doi:10.1086/307907.
- Schilling, Govert (2002). Blikat! Hon na největší výbuchy ve vesmíru. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-80053-2.
- Varendoff, Martin (2001). „Gama záblesky“. Ve Volken Schönfelder (ed.). Vesmír v paprscích gama. Springer. 367–396. ISBN 978-3-540-67874-8.
- Waxman, E .; Kulkarni, S. R .; Frail, D. A. (10. 04. 1998). „Důsledky radiového dosvitu z gama záblesku z 8. května 1997“. Astrofyzikální deník. 497 (1): 288–293. arXiv:astro-ph / 9709199. Bibcode:1998ApJ ... 497..288W. doi:10.1086/305467.