GRB 970228

GRB 970228 (XRF 970228) bol prvý záblesk gama žiarenia (GRB), pri ktorom sa pozoroval dosvit. Bol objavený 28. februára 1997 o 02:58 UTC. Od roku 1993 fyzici predpovedali, že po záblesku nasleduje nižšia energia (pri vlnových dĺžkach, ako sú rádiové vlny, röntgenové žiarenie a dokonca aj viditeľné svetlo), ale až do tejto udalosti boli záblesky pozorované len pri vysoko svietivých výbuchoch – energické žiarenie gama (najenergetickejšia forma elektromagnetického žiarenia).
Záblesk mal vo svojej krivke svetla niekoľko vrcholov a trval približne 80 sekúnd. Zvláštnosti v krivke svetla GRB 970228 naznačujú, že jeho pôvodcom mohla byť aj supernova. Pozícia výbuchu sa časovo zhodovala s galaxiou vzdialenou 8,1 miliardy svetelných rokov (červený posun (z) = 0,695), čo včas ukázalo, že záblesky gama žiarenia sa vyskytujú ďaleko za našou Galaxiou.
Pozorovania.
Záblesk gama žiarenia (GRB) je veľmi jasný výbuch žiarenia gama, čo je najenergetickejšia forma elektromagnetického žiarenia. GRB boli prvýkrát objavené v roku 1967 satelitmi Vela, sériou kozmických družíc určených na detekciu výbuchov atómových bômb na Zemi.
GRB 970228 bol objavený 28. februára 1997 o 02:58 UTC pomocou Gamma-Ray Burst Monitor (GRBM) a jednej z širokoplošných kamier Wide Field Cameras (WFC) na palube BeppoSAX, taliansko-nemeckého satelitu pôvodne navrhnutého na štúdium röntgenových lúčov. Počas niekoľkých hodín tím BeppoSAX určil pozíciu záblesku s chybovou schránkou – malou oblasťou okolo špecifickej pozície, ktorá zodpovedala chybe v pozícii 3 uhlových minút. Záblesk bol tiež detegovaný vesmírnou sondou Ulysses.
Záblesk bol pozorovaný pri rektascenzii a deklinácii v optických snímkach odobraných z teleskopu William Herschel Telescope na La Palme, poskytujúc prvú uhlosekundovú presnosť lokalizácie akéhokoľvek záblesku. Záblesk trval asi 80 sekúnd a vo svojej svetelnej krivke mal niekoľko vrcholov. Záblesky majú veľmi rozdielne časové profily a nie je úplne pochopené, prečo niektoré výbuchy majú viacnásobné vrcholy a niektoré majú len jeden. Jedným z možných vysvetlení je, že viacnásobné vrcholy sa vytvárajú vtedy, keď záblesk gama žiarenia prechádza precesiou.
Dosvit.
V roku 1993 publikovali Bohdan Paczyński a James E. Rhoads článok, ktorý tvrdil, že bez ohľadu na typ výbuchu, ktorý spôsobuje záblesk, extrémna energetika záblesku znamená, že záležitosť z hostiteľa musí byť vyvrhnutá pri relativistickej rýchlosti počas explózie. Predpovedali, že interakcia medzi výronom a medzihviezdnou hmotou by vytvorila rázovú vlnu. Ak by sa táto rázová vlna vyskytla v magnetickom poli, zrýchlené elektróny v ňom vyžarovali dlhotrvajúce synchrotrónové žiarenie v rádiových frekvenciách, jav, ktorý by sa neskôr označoval ako rádiodosvit. Jonathan Katz neskôr dospel k záveru, že emisia nižšej energie by sa neobmedzovala na rádiové vlny, ale mala by sa pohybovať od frekvencie od rádiových vĺn až po röntgenové lúče vrátane viditeľného svetla.
Úzke meracie prístroje na palube BeppoSAX začali robiť pozorovania polohy GRB 970228 do ôsmich hodín od jeho objavu. Bol nájdený prechodný zdroj röntgenového žiarenia, ktorý v dňoch nasledujúcich po záblesku zoslabol s mocninovým sklonom. Tento röntgenový dosvit bol prvým detektorom záblesku. Zákony rozpadu moci boli od tej doby uznané ako spoločné črty v zábleskovom dosvite, aj keď väčšina dosvitov sa rozkladá rôznymi rýchlosťami počas rôznych fáz ich života.
Optické snímky pozície záblesku GRB 970228 boli vytvorené 1. a 8. marca pomocou teleskopu William Herschel Telescope a teleskopu Isaac Newton Telescope. Porovnanie obrázkov odhalilo objekt, ktorý vo viditeľnom svetle a infračervenom svetle znížil jasnosť. Toto bola optická záblesková explózia. Hlbšie následné pozorovania pomocou teleskopu New Technology Telescope ukázali, že odlesk sa zhodoval so vzdialenou malou galaxiou: prvým dôkazom extragalaktickej, kozmologickej povahy zábleskov. Po tom, čo záblesky zoslabli, veľmi hlboké pozorovania s Keckovými teleskopmi ukázali, že základná galaxia má červený posun 0,695.
Predpovedaný rádiový dosvit pre tento záblesk sa nikdy nezistil. V čase objavenia tohto záblesku sa predpokladalo, že záblesky vyžarujú izotrópne žiarenie. Následky tohto záblesku a niekoľko ďalších - napríklad GRB 970508 a GRB 971214 - poskytli včasné dôkazy o tom, že záblesky vyžarujú žiarenie v kolimovaných prúdoch, čo je charakteristika, ktorá znižuje celkový energetický výkon záblesku o niekoľko rádových veľkostí.
Vzťah k supernovám.
Daniel Reichart z Chicagskej univerzity a Titus Galama z univerzity v Amsterdame nezávisle analyzovali optickú svetelnú krivku GRB 970228, pričom obaja dospeli k záveru, že hostiteľský objekt mohol byť niekoľkokrát pred výbuchom gama žiarenia podrobený výbuchu supernov.
Galama analyzoval svetelnú krivku záblesku a zistil, že jeho svietivosť sa rozpadla v rôznych časoch. Svietivosť sa v období od 6. do 7. apríla rozpadla pomalšie ako pred a po týchto termínoch. Galama dospel k záveru, že skoršiu svetelnú krivku dominuje samotný výbuch, zatiaľ čo neskoršia krivka svetla bola produkovaná základnou supernovou typu Ic. Reichart poznamenal, že neskorý dosvit bol oveľa červenejší ako skoré spektrum, pozorovanie, ktoré bolo v rozpore s vtedy preferovaným relativistickým modelom ohnivých gúľ pre mechanizmus emisií záblesku gama žiarenia. Poznamenal tiež, že jediný záblesk s podobným časovým profilom bol GRB 980326, pre ktorý už navrhol vzťah k supernovám Joshua Bloom.
Alternatívne vysvetlenie kriviek svetla GRB 970228 a GRB 980326 zahŕňalo prachové obálky. Hoci GRB 980326 neposkytla dostatok informácií na definitívne vylúčenie tohto vysvetlenia, Reichart ukázal, že krivka svetla GRB 970228 mohla byť spôsobená iba supernovou. Konečné dôkazy spájajúce výbuchy gama žiarenia a supernov boli nakoniec nájdené v spektre GRB 020813 a následnom dosvite GRB 030329. Funkcie podobajúce sa supernove sa však prejavia až v týždňoch nasledujúcich po záblesku, čo zanecháva možnosť, že veľmi skoré zmeny luminozity môžu byť vysvetlené prachovými obálkami.
Materská galaxia.
Počas noci v dňoch 12. až 13. marca uskutočnil Jorge Melnick pozorovanie tohto regiónu Novým technologickým teleskopom. Na mieste výbuchu objavil slabý, hmlovine podobný objekt, takmer určite ďalekú galaxiu. Hoci sa vyskytla ďalšia nádej, že výbuch a táto galaxia nesúvisia, ich polohová zhoda poskytla silné dôkazy o tom, že záblesky sa vyskytujú vo vzdialených galaxiách a nie v rámci našej Galaxie. Tento záver bol neskôr podporený pozorovaniami GRB 970508, prvého záblesku, ktorý mal určený červený posun.
Pozícia dosvitu bola merateľne kompenzovaná centrom hostiteľskej galaxie a účinne vylučovala možnosť, že vzplanutie vzniklo v aktívnom galaktickom jadre. Červený posun galaxie bolo neskôr stanovený ako z = 0,695, čo zodpovedá vzdialenosti približne 8,123 × 109 ly. V tejto vzdialenosti by záblesk uvoľnil celkom 5,2 × 1044 J za predpokladu izotropnej emisie.