GRB 970228

GRB 970228
GRB 970228 (телескоп Хаббл)
Наблюдательные данные (Эпоха J2000,0)
Созвездие	Орион
Прямое восхождение	05ч 01м 46.7с
Склонение	+11° 46′ 53.0″
Дата открытия	28 февраля 1997 года 02:58 UTC
Расстояние	8,1×109 св. лет[1] 2,5 Гпк z = 0,695[2]
Физические характеристики
Свойства	T = 80 с E = 5,2×1044 Дж

GRB 970228^[3] — гамма-всплеск, обнаруженный орбитальной обсерваторией BeppoSAX 28 февраля 1997 года в 02:58 UTC. Это был первый гамма-всплеск, после которого наблюдалось рентгеновское и оптическое послесвечение^[4]. Ещё в 1993 году было предсказано, что гамма-всплески могут сопровождаться послесвечением в различных диапазонах волн (радиоволны, рентгеновские лучи, видимый свет), при наблюдении GRB 970228 это предположение было впервые подтверждено.

Всплеск имел несколько пиков на кривой яркости и длился около 80 секунд. Особенности кривой яркости позволяют предположить, что всплеску предшествовал взрыв сверхновой. Красное смещение источника (z = 0,695)^[1] указывает на его внегалактическое происхождение.

Наблюдение

GRB 970228^[3] был обнаружен 28 февраля 1997 года в 02:58 UTC монитором гамма-всплесков (Gamma-Ray Burst Monitor, GRBM) и одной из широкоугольных камер (Wide Field Camera, WFC) на борту BeppoSAX^[5][6], итальянско-голландского спутника, предназначенного для изучения рентгеновского излучения^[7] В течение нескольких часов группа аналитиков проекта BeppoSAX определила координаты всплеска с точностью до 3 угловых минут^[6]. Всплеск был также обнаружен космическим аппаратом Улисс^[8].

Всплеск произошёл в точке с координатами 05^ч 01^м 46.7^с, +11° 46′ 53.0″^[9] и длился около 80 секунд с несколькими максимумами на кривой яркости^[10], которые, возможно, объясняются прецессией источника^[11].

Послесвечение

В 1993 году, Богдан Пачиньский (англ.)русск. Джеймс Роадс (англ.)русск. опубликовали статью, в которой высказали предположение, что вещество источника, выброшенное с околосветовми скоростями, формируют ударную волну, которая взаимодействует с магнитными полями, вызывая длительное синхротронное изучение в диапазоне радиочастот^[12]. Позднее Джонатан Катц (англ.)русск. пришёл к выводу, что диапазон излучения не ограничивается радиоволнами и простирается в область рентгеновских лучей, включая видимый свет^[13].

Узкоугольные детекторы BeppoSAX начали исследовать область возникновения GRB 970228 через 8 часов после его обнаружения^[10]. В течение нескольких дней было обнаружено кратковременное рентгеновское излучение, спадавшее по степенному закону. Это было первое наблюдение эффекта послесвечения в истории исследования гамма-всплесков^[6]. Степенной закон падения интенсивности излучения в настоящее время считается характерным признаком послесвечения гамма-всплесков, хотя показатель степени отличается для различных всплесков и различных стадий процесса^[14].

Оптические снимки в точке GRB 970228 сделаны 1 и 8 марта телескопами Уильям Гершель (англ.)русск. и Исаак Ньютон (англ.)русск.. При сравнении снимков обнаружился объект, яркость которого уменьшилась и в видимом, и в инфракрасном диапазонах^[9]. Это явление было интерпретировано как оптическое послесвечение гамма-всплеска^[2]. Во время открытия гамма-всплесков считалось, что их излучение изотропно. Послесвечение всплеска GRB 970228, а также всплесков GRB 970508 (англ.)русск. и GRB 971214 (англ.)русск. показали, что излучение гамма-всплеска представляет собой узкий коллимированный луч. Это открытие заставило снизить оценку полной энергии всплеска на несколько порядков^[15].

Связь со сверхновой

Эволюция массивной звезды: сверхновая, превращение в чёрную дыру, гамма-всплеск

Дэниэл Рейхарт (англ.)русск. из Чикагского университета и Титус Галама (англ.)русск. из Амстердамского университета независимо проанализировали оптическую кривую GRB 970228 и пришли к выводу, что гамма-всплеску в течение нескольких недель предшествовал взрыв сверхновой^[16][17].

Галама обнаружил, что скорость падения светимости изменялась со временем. Наиболее медленно она падала 6—7 марта. Он пришёл к выводу, что на ранних стадиях светимость объекта определялась собственно всплеском, а в дальнейшем — находящейся в той же точке сверхновой типа Ic (англ.)русск.^[18]. Рейхарт отметил, что на поздних стадиях спектр послесвечения сместился в красную область, что противоречило принятой в то время модели механизма излучения гамма-всплеска. Он также обнаружил, что сходное изменение спектра наблюдалось у GRB 980326 (англ.)русск.^[17], которая согласно предположению Джошуа Блума (англ.)русск.^[19] тоже была связана со сверхновой.

Альтернативное объяснение особенностей яркостных кривых GRB 970228 и GRB 980326 состоит в отражении света от космической пыли. Хотя для GRB 980236 не хватало данных, чтобы проверить эту гипотезу, Рейхарт показал, что особенности яркостной кривой GRB 970228 могли быть вызваны только сверхновой^[20]. Решающий аргумент в пользу связи гамма-всплесков со сверхновыми был найден в спектре GRB 020813 (англ.)русск.^[21] и послесвечении GRB 030329 (англ.)русск.^[22]. Однако наличие сверхновой становится очевидной только через несколько недель после гамма-всплеска, оставляя вероятность того, что особенности яркостной кривой вызваны отражением от пыли^[23].

Домашняя галактика

В ночь с 12 на 13 марта 1997 года Йорг Мельник (англ.)русск. исследовал область GRB 970228 с помощью телескопа Нью Технолоджи (англ.)русск. и обнаружил в этом месте слабую туманность, по всей видимости, удалённую галактику. Хотя существовала вероятность, что гамма-всплеск не был связан с этой галактикой, точное совпадение координат галактики и гамма-всплеска, свидетельствовал о том, что источник гамма-всплеска находился за пределами Млечного пути^[24]. В дальнейшем локализация за пределами нашей галактики была доказана для GRB 970508 (англ.)русск., когда впервые было измерено красное смещение для гамма-всплеска^[25].

Послесвечение располагалось на небольшом расстоянии от центра галактики, что свидетельствовало о том, что всплеск произошёл в активном ядре. В дальнейшем было измерено красное смещение галактики, которое оказалось равным z = 0.695^[2], что соответствовало расстоянию 8,1×10⁹ св. лет^[1]. Полная энергия всплеска, исходя из предположения об изотропности излучения, составляет 5.2×10⁴⁴ Дж^[26].

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} Преобразование красного смещения в расстояние осуществлено с помощью онлайн инструмента
   Wright, Edward L. Ned Wright's Javascript Cosmology Calculator. UCLA Division of Astronomy & Astrophysics (9 May 2008). Архивировано из первоисточника 11 сентября 2012. Проверено 11 июня 2010.
2. ↑ ^{1 2 3} Bloom 2001
3. ↑ ^{1 2} «GRB» означает гамма-всплеск (англ. gamma-ray burst), число представляет собой дату обнаружения в формате ГГММДД.
4. ↑ Schilling 2002, p. 101
5. ↑ Varendoff 2001, p. 381
6. ↑ ^{1 2 3} Costa 1997b
7. ↑ Schilling 2002, pp. 58–60
8. ↑ Hurley 1997
9. ↑ ^{1 2} Groot 1997
10. ↑ ^{1 2} Costa 1997a
11. ↑ Zwart 2001
12. ↑ Paczyński 1993
13. ↑ Katz 1994
14. ↑ Panaitescu 2007, §2
15. ↑ Huang 2002
16. ↑ Schilling 2002, p. 173
17. ↑ ^{1 2} Reichart 1999
18. ↑ Galama 2000
19. ↑ Bloom 1999
20. ↑ Reichart 2001
21. ↑ Butler 2003
22. ↑ Stanek 2003
23. ↑ Moran 2005
24. ↑ Schilling 2002, p. 102
25. ↑ Reichart 1998
26. ↑ Djorgovski 1999

Литература

• Bloom, J. S. et al. (2001). «The redshift and the ordinary host galaxy of GRB 970228». Astrophysical Journal 554 (2): 678–683. DOI:10.1086/321398. Bibcode: 2001ApJ...554..678B.
• Bloom, J. S. et al. (30 September 1999). «The unusual afterglow of the γ-ray burst of 26 March 1998 as evidence for a supernova connection». Nature 401 (6752): 453–456. DOI:10.1038/46744. Bibcode: 1999Natur.401..453B.
• Butler, Nathaniel R. et al. (10 November 2003). «The X-ray Afterglows of GRB 020813 and GRB 021004 with Chandra HETGS: Possible Evidence for a Supernova prior to GRB 020813». The Astrophysical Journal 597 (2): 1010–1016. DOI:10.1086/378511. Bibcode: 2003ApJ...597.1010B.
• Costa, E. et al. (1997a) "IAU Circular 6572: GRB 970228; 1997aa". International Astronomical Union.
• Costa, E. et al. (1997b). «Discovery of an X-ray afterglow associated with the γ-ray burst of 28 February 1997». Nature 387 (6635): 783–785. DOI:10.1038/42885. Bibcode: 1997Natur.387..783C. Проверено 2 April 2009.
• Djorgovski, George (3 May 1999). «GRB 970228: Redshift and properties of the host galaxy». GCN Circulars 289.
• Esin, A. A. and Blandford, R. (2000). «Dust Echoes from Gamma-Ray Bursts». Astrophysical Journal 534 (2): L151–L154. DOI:10.1086/312670. PMID 10813670. Bibcode: 2000ApJ...534L.151E.
• Fox, D. W. et al. (6 May 1997) "IAU Circular 6643: GRB 970228; 1997by". International Astronomical Union.
• Galama, T. J. et al. (10 June 2000). «Evidence for a Supernova in Reanalyzed Optical and Near-Infrared Images of GRB 970228». The Astrophysical Journal 536 (1): 185–194. DOI:10.1086/308909. Bibcode: 2000ApJ...536..185G.
• Groot, P. J. et al. (12 March 1997) "IAU Circular 6584: GRB 970228". International Astronomical Union.
• Huang, Yong-feng et al. (2002). «Are Gamma-ray Bursts Due to Isotropic Fireballs or Cylindrical Jets?». Chinese Astronomy and Astrophysics 26 (4): 414–423. DOI:10.1016/S0275-1062(02)00092-9.
• Hurley, K. et al. (8 March 1997) "IAU Circular 6578: GRB 970228". International Astronomical Union. Retrieved on 23 February 2010.
• Katz, J. I. (1994). «Low-Frequency Spectra of Gamma-Ray Bursts». Astrophysical Journal 432 (2): L107–L109. DOI:10.1086/187523. Bibcode: 1994ApJ...432L.107K.
• Moran, Jane A. and Reichart, Daniel E. (10 October 2005). «Gamma-Ray Burst Dust Echoes Revisited: Expectations at Early Times». Astrophysical Journal 632 (1): 438–442. DOI:10.1086/432634. Bibcode: 2005ApJ...632..438M.
• Paczyński, Bohdan and Rhoads, James E. (1993). «Radio Transients from Gamma-Ray Bursters». Astrophysical Journal 418: L5–L8. DOI:10.1086/187102. Bibcode: 1993ApJ...418L...5P.
• Panaitescu, A. (15 May 2007). «Decay phases of Swift X-ray afterglows and the forward-shock model». Philosophical Transactions of the Royal Society A 365 (1854): 1197–1205. DOI:10.1098/rsta.2006.1985. PMID 17293326. Bibcode: 2007RSPTA.365.1197P.
• Pedichini, F. et al. (22 April 1997) "IAU Circular 6635: GRB 970228; C/1995 O1". International Astronomical Union.
• Reichart, Daniel E. (19 February 1998). «The Redshift of GRB 970508». Astrophysical Journal Letters (University of Chicago) 495 (2): L99–L101. DOI:10.1086/311222. Bibcode: 1998ApJ...495L..99R.
• Reichart, Daniel E. (1999). «GRB 970228 Revisited: Evidence for a Supernova in the Light Curve and Late Spectral Energy Distribution of the Afterglow». Astrophysical Journal 521 (2): L111–L115. DOI:10.1086/312203. Bibcode: 1999ApJ...521L.111R.
• Reichart, Daniel E. (2001). «Light Curves and Spectra of Dust Echoes from Gamma-Ray Bursts and Their Afterglows: Continued Evidence That GRB 970228 Is Associated with a Supernova». Astrophysical Journal 554 (2): 649–659. DOI:10.1086/321428. Bibcode: 2001ApJ...554..643R.
• Schilling, Govert Flash! The Hunt for the Biggest Explosions in the Universe. — Cambridge: Cambridge University Press, 2002. — ISBN 0-521-80053-6
• Stanek, Krzysztof Z. (12 June 2003). «Spectroscopic Discovery of the Supernova 2003dh Associated with GRB0303291». Astrophysical Journal 591 (1): L17–L20. DOI:10.1086/376976. Bibcode: 2003ApJ...591L..17S.
• van Paradijs, J. et al. (1997). «Transient optical emission from the error box of the γ-ray burst of 28 February 1997». Nature 386 (6626): 686–689. DOI:10.1038/386686a0. Bibcode: 1997Natur.386..686V.
• Varendoff, Martin (2001), "Gamma-Ray Bursts", in Volken Schönfelder, The Universe in Gamma Rays, Berlin: Springer-Verlag, ISBN 9783540678748, <http://books.google.com/?id=pfxoW875a5oC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false> 

• Zwart, Simon F. Portegies and Totani, Tomonori (17 August 2001). «Precessing jets interacting with interstellar material as the origin for the light curves of gamma-ray bursts». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 328 (3): 951–957. DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04913.x. Bibcode: 2001MNRAS.328..951P.

Ссылки

• Gamma-ray Burst 970228
• BeppoSAX follow-up observations of the region of the Gamma-ray burst GRB 970228