GRB 970228

Гамма-сплеск — це спалах гамма-променів (електромагнітне випромінювання з найбільшою енергією) з великою світністю. Гамма-спалахи були вперше виявлені 1967 року супутниками Vela, серією космічних апаратів, призначених для виявлення ядерних вибухів у космосі.[4]

GRB 970228[1] був виявлений 28 лютого 1997 о 2:58 UTC детектором гамма-сплесків (GRBM) і ширококутними польовими камерами (WFCS) на борту BeppoSAX,[5][6] італійсько-нідерландського супутника, початково призначеного для вивчення рентгенівських променів.[7] Протягом декількох годин, команда BeppoSAX визначила координати ГС з похибкою в 3 кутові мінути.[6] Сплеск був також зареєстрований космічним зондом Ulysses.[8]

Сплеск був локалізований під прямим піднесенням 5 год 01 хв 46.7 с і схиленням + 11 ° 46 '53,0 " на оптичних зображеннях, отриманих за допомогою телескопа Вільяма Гершеля у Ла-Пальмі. Ці дані стали першими, за допомогою яких вдалося з точністю до кутових секунд обрахувати координати гамма-сплеску.[9] Цей гамма-сплеск тривав близько 80 секунд і мав кілька піків на кривій блиску.[10] Гамма-сплески мають дуже різноманітні часові профілі, і ще досі не до кінця зрозуміло, чому деякі сплески мають численні піки, а деякі — лише один. Одним з можливих пояснень є те, що множинні піки утворюються, коли джерело гамма-сплеску прецесує.[11]

У 1993 році Богдан Пачінскі і Джеймс Е. Роудс опублікували статтю, в якій стверджували, що, незалежно від типу вибуху, який їх викликає, екстремальні значення енергії електро-магнітного випромінювання гамма-сплесків означають, що речовина об'єкта, який в ньому бере участь, під час вибуху викидається у космічний простір з релятивістською швидкістю. Вони передбачали, що взаємодія між викинутою речовиною та міжзоряним середовищем створить ударну хвилю. Якщо фронт ударної хвилі поширюється в магнітному полі, прискорені електрони в ньому будуть випромінювати тривале синхротронне випромінювання в радіо діапазоні. Це явище вчені пізніше назвали радіо післясвітінням.[12] Джонатан Катц пізніше дійшов висновку, що це випромінювання не буде обмежене лише діапазоном радіохвиль, а належатиме діапазону частот від радіохвиль до рентгенівських променів, в тому числі й видимого світла.[13]

Через вісім годин після детектування за допомогою обладнання для вузькопольових досліджень на борту BeppoSAX почали спостерігати за областю розташування гамма-сплеску GRB 970228.[10] За кілька днів після цього було виявлено перехідне джерело рентгенівського випромінювання, яке загасало за степеневим законом. Це рентгенівське післясвітіння гамма-сплесків було першим, яке вдалося зареєструвати.[6] Відтоді степеневий закон згасання вважають ознакою, притаманною післясвітінню гамма-сплесків, хоча швидкість згасання є різною для різних інтервалів затухання.[14]

Оптичні зображення ділянки GRB 970228 були отримані 1 й 8 березня за допомогою телескопа Вільяма Гершеля і телескопа Ісаака Ньютона. При порівнянні зображень було виявлено об'єкт, який зменшив свою світність як у видимому, так і в інфрачервоному світлі.[9] Це було післясвітіння гамма-спалаху в оптичному діапазоні. Подальші детальніші спостереження з використанням телескопа Нью Технолоджі показали, що координати післясвітіння збіглися з координатами далекої, малої галактики: це стало першим свідченням позагалактичної, космологічної природи гамма-сплесків.[15][16] Після того, як гамма-сплеск вже згас, дуже глибокі спостереження, здійснені за допомогою телескопів Кек показали, що вищезгадана галактика мала червоне зміщення z=0,695. Передбаченого для цього гамма-сплеску післясвітіння в радіо діапазоні не було виявлено.[17] На момент відкриття цього сплеску, вважалося, що випромінювання гамма-спалахів ізотропне. Післясвічення цього сплеску, як і деяких інших, наприклад, GRB 970508 та GRB 971214, стали переконливим доказом, що випромінювання гамма-спалахів зосереджено в колімованих струменях, що дозволяє зменшити повне виділення енергії вибуху (сплеску) на кілька порядків величини.[18]

Деніел Рейхарт із Чиказького університету і Тітус Галама з Амстердамського університету незалежно один від одного проаналізували оптичну криву GRB 970228 і дійшли висновку, що за декілька тижнів до гамма-сплеску йому передував спалах наднової.[19][20]

Галама виявив, що швидкість спадання світності змінювалася з часом. Найповільніше вона спадала 6-7 березня. Він дійшов висновку, що на ранніх стадіях світність об'єкта визначалася власне сплеском, але пізніше — надновою типу Ic, яка розташовувалася в тій же точці.[21] Рейхарт зазначив, що на пізніх стадіях спектр післясвітіння зсунувся в червону область, що суперечило прийнятій в той час моделі механізму випромінювання гамма-сплесків. Він також виявив, що подібна зміна спектру спостерігалася у гамма-сплеску GRB 980326,[20] який, згідно з припущенням Джошуа Блума, теж був пов'язаний з надновою.[22]

Альтернативне пояснення особливостей яскравості кривих GRB 970228 і GRB 980326 полягає у відбиванні світла від космічного пилу. Хоча для GRB 980236 бракувало даних, щоб перевірити цю гіпотезу, Рейхарт показав, що особливості кривої світності GRB 970228 могли бути викликані тільки надновою.[23] Вирішальний аргумент на користь зв'язку гамма-сплесків з надновими було знайдено в спектрі GRB 020813[24] і післясвітінні GRB 030329.[25] Однак наявність наднової стає очевидною тільки через декілька тижнів після гамма-сплеску, залишаючи ймовірність того, що особливості кривої світності викликані відбиванням від пилу.[26]

Вночі з 12 на 13 березня 1997 року Йорг Мельник досліджував область GRB 970228 за допомогою телескопа Нью Технолоджі і виявив у цьому місці слабку туманність, ймовірно, віддалену галактику. Хоча існувала ймовірність, що гамма-сплеск не був пов'язаний з цією галактикою, точний збіг координат галактики і гамма-сплеску, свідчив про те, що джерело гамма-сплеску перебувало за межами Чумацького шляху.[27] Згодом локалізація гамма-спалахів поза межами нашої галактики була доведена для GRB 970508, коли вперше було виміряне червоне зміщення для гамма-сплеску.[28]

Післясвітіння розташовувалося на невеликій відстані від центру галактики, що свідчило про те, що сплеск стався в активному ядрі. Надалі було виміряно червоне зміщення галактики, яке виявилося рівним z = 0.695,[17] що відповідало відстані 8,1 × 10⁹ св. років.[3] Повна енергія сплеску, виходячи з припущення про ізотропність випромінювання, становить 5,2 × 10⁴⁴ Дж.[29]

• Bloom, J. S.; Djorgovski, S. G.; Kulkarni, S. R. (2001). The redshift and the ordinary host galaxy of GRB 970228. Astrophysical Journal 554 (2): 678–683. Bibcode:2001ApJ...554..678B. arXiv:astro-ph/0007244. doi:10.1086/321398.
• Bloom, J. S.; Kulkarni, S. R.; Djorgovski, S. G.; Eichelberger, A. C.; Côté, P.; Blakeslee, J. P.; Odewahn, S. C.; Harrison, F. A.; Frail, D. A.; Filippenko, A. V.; Leonard, D. C.; Riess, A. G.; Spinrad, H.; Stern, D.; Bunker, A.; Dey, A.; Grossan, B.; Perlmutter, S.; Knop, R. A.; Hook, I. M.; Feroci, M. (30 вересня 1999). The unusual afterglow of the γ-ray burst of 26 March 1998 as evidence for a supernova connection. Nature 401 (6752): 453–456. Bibcode:1999Natur.401..453B. arXiv:astro-ph/9905301. doi:10.1038/46744.
• Butler, Nathaniel R.; Marshall, Herman L.; Ricker, George R.; Vanderspek, Roland K.; Ford, Peter G.; Crew, Geoffrey B.; Lamb, Donald Q.; Jernigan, J. Garrett (10 листопада 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. Bibcode:2003ApJ...597.1010B. arXiv:astro-ph/0303539. doi:10.1086/378511.
• Costa, E. et al. (1997a) «IAU Circular 6572: GRB 970228; 1997aa». International Astronomical Union.
• 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. (1997b). Discovery of an X-ray afterglow associated with the γ-ray burst of 28 February 1997. Nature 387 (6635): 783–785. Bibcode:1997Natur.387..783C. arXiv:astro-ph/9706065. doi:10.1038/42885. Процитовано 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. Bibcode:2000ApJ...534L.151E. PMID 10813670. arXiv:astro-ph/0003415. doi:10.1086/312670.
• Fox, D. W. et al. (6 May 1997) «IAU Circular 6643: GRB 970228; 1997by». International Astronomical Union.
• Galama, T. J.; Tanvir, N.; Vreeswijk, P. M.; Wijers, R. A. M. J.; Groot, P. J.; Rol, E.; Van Paradijs, J.; Kouveliotou, C.; Fruchter, A. S.; Masetti, N.; Pedersen, H.; Margon, B.; Deutsch, E. W.; Metzger, M.; Armus, L.; Klose, S.; Stecklum, B. (10 червня 2000). Evidence for a Supernova in Reanalyzed Optical and Near-Infrared Images of GRB 970228. The Astrophysical Journal 536 (1): 185–194. Bibcode:2000ApJ...536..185G. arXiv:astro-ph/9907264. doi:10.1086/308909.
• Groot, P. J. et al. (12 March 1997) «IAU Circular 6584: GRB 970228». International Astronomical Union.
• Groot, P. J. et al. (14 March 1997) «IAU Circular 6588: GRB 970228». International Astronomical Union.
• Huang, Yong-feng; Tan, Chang-yi; Dai, Zi-gao; Lu, Tan (2002). Are Gamma-ray Bursts Due to Isotropic Fireballs or Cylindrical Jets?. Chinese Astronomy and Astrophysics 26 (4): 414–423. Bibcode:2002ChA&A..26..414H. 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. Bibcode:1994ApJ...432L.107K. arXiv:astro-ph/9312034. doi:10.1086/187523.
• Moran, Jane A. and Reichart, Daniel E. (10 жовтня 2005). Gamma-Ray Burst Dust Echoes Revisited: Expectations at Early Times. Astrophysical Journal 632 (1): 438–442. Bibcode:2005ApJ...632..438M. arXiv:astro-ph/0409390. doi:10.1086/432634.
• Paczyński, Bohdan and Rhoads, James E. (1993). Radio Transients from Gamma-Ray Bursters. Astrophysical Journal 418: L5–L8. Bibcode:1993ApJ...418L...5P. arXiv:astro-ph/9307024. doi:10.1086/187102.
• Panaitescu, A. (15 травня 2007). Decay phases of Swift X-ray afterglows and the forward-shock model. Philosophical Transactions of the Royal Society A 365 (1854): 1197–1205. Bibcode:2007RSPTA.365.1197P. PMID 17293326. doi:10.1098/rsta.2006.1985.
• Pedichini, F. et al. (22 April 1997) «IAU Circular 6635: GRB 970228; C/1995 O1». International Astronomical Union.
• Reichart, Daniel E. (19 лютого 1998). The Redshift of GRB 970508. Astrophysical Journal Letters (University of Chicago) 495 (2): L99–L101. Bibcode:1998ApJ...495L..99R. arXiv:astro-ph/9712134. doi:10.1086/311222.
• 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. Bibcode:1999ApJ...521L.111R. arXiv:astro-ph/9906079. doi:10.1086/312203.
• 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. Bibcode:2001ApJ...554..643R. arXiv:astro-ph/0012091. doi:10.1086/321428.
• Schilling, Govert (2002). Flash! The Hunt for the Biggest Explosions in the Universe. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-80053-6.
• Stanek, Krzysztof Z.; Matheson, T.; Garnavich, P. M.; Martini, P.; Berlind, P.; Caldwell, N.; Challis, P.; Brown, W. R. та ін. (12 червня 2003). Spectroscopic Discovery of the Supernova 2003dh Associated with GRB0303291. Astrophysical Journal 591 (1): L17–L20. Bibcode:2003ApJ...591L..17S. arXiv:astro-ph/0304173. doi:10.1086/376976.
• van Paradijs, J.; Groot, P. J.; Galama, T.; Kouveliotou, C.; Strom, R. G.; Telting, J.; Rutten, R. G. M.; Fishman, G. J.; Meegan, C. A.; Pettini, M.; Tanvir, N.; Bloom, J.; Pedersen, H.; Nørdgaard-Nielsen, H. U.; Linden-Vørnle, M.; Melnick, J.; Van Der Steene, G.; Bremer, M.; Naber, R.; Heise, J.; In't Zand, J.; Costa, E.; Feroci, M.; Piro, L.; Frontera, F.; Zavattini, G.; Nicastro, L.; Palazzi, E.; Bennet, K. та ін. (1997). Transient optical emission from the error box of the γ-ray burst of 28 February 1997. Nature 386 (6626): 686–689. Bibcode:1997Natur.386..686V. doi:10.1038/386686a0.
• Varendoff, Martin (2001). «Gamma-Ray Bursts». У Volken Schönfelder. The Universe in Gamma Rays. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-67874-8. http://books.google.com/?id=pfxoW875a5oC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false.
• Zwart, Simon F. Portegies and Totani, Tomonori (17 серпня 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. Bibcode:2001MNRAS.328..951P. arXiv:astro-ph/0006143. doi:10.1046/j.1365-8711.2001.04913.x.

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