GRB 970228
Estallido de rayos gamma detectado el 28 de febrero de 1997, el primero en el que se observó un resplandor
GRB 970228
Tipo de eventoExplosión de rayos gamma 
ConstelaciónOrión 
Ascensión recta05 h 01 min 46,7 s
Declinación+11° 46′ 53.0″ [1]
ÉpocaJ2000
Distancia8.123.000.000 años luz (2,491 × 10 9  pc)
Desplazamiento al rojo0,695, 0,695 
Producción total de energía5,2 × 10 44  J
Otras denominacionesGRB 970228
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GRB 970228 [2] fue el primer estallido de rayos gamma (GRB) en el que se observó un resplandor . [3] Se detectó el 28 de febrero de 1997 a las 02:58 UTC . Desde 1993, los físicos habían predicho que los GRB serían seguidos por un resplandor de menor energía (en longitudes de onda como las ondas de radio , los rayos X e incluso la luz visible ), pero hasta este evento, los GRB solo se habían observado en estallidos altamente luminosos de rayos gamma de alta energía (la forma más energética de radiación electromagnética ); esto dio lugar a grandes incertidumbres posicionales que dejaron su naturaleza muy poco clara.

El estallido tuvo múltiples picos en su curva de luz y duró aproximadamente 80 segundos. Las peculiaridades en la curva de luz de GRB 970228 sugirieron que también pudo haber ocurrido una supernova . La posición del estallido coincidió con una galaxia a unos 8.100 millones  de años luz [4] de distancia (un desplazamiento al rojo de z = 0,695), lo que proporcionó evidencia temprana de que los GRB ocurren mucho más allá de la Vía Láctea ; esto se demostró decisivamente dos meses después con un estallido posterior GRB 970508 .

Observaciones

Un estallido de rayos gamma (GRB) es un destello altamente luminoso de rayos gamma , la forma más energética de radiación electromagnética . Los GRB fueron detectados por primera vez en 1967 por los satélites Vela , una serie de naves espaciales diseñadas para detectar explosiones nucleares. [5]

GRB 970228 [2] fue detectado el 28 de febrero de 1997 a las 02:58 UTC por el Gamma-Ray Burst Monitor (GRBM) y una de las Wide Field Cameras (WFC) a bordo de BeppoSAX , [6] [7] un satélite italo-holandés diseñado originalmente para estudiar rayos X. [8] El estallido duró alrededor de 80 segundos y tuvo múltiples picos en su curva de luz. [9] Los estallidos de rayos gamma tienen perfiles temporales muy diversos, y no se entiende completamente por qué algunos estallidos tienen múltiples picos y otros solo uno. Una posible explicación es que se forman múltiples picos cuando la fuente del estallido de rayos gamma sufre precesión . [10] En pocas horas, el equipo de BeppoSAX utilizó la detección de rayos X para determinar la posición del estallido con un cuadro de error (una pequeña área alrededor de la posición específica para tener en cuenta el error en la posición) de 3  minutos de arco . [7] La ​​explosión también fue detectada por la sonda espacial Ulises . [11]

Aproximadamente uno y nueve días después, se tomaron imágenes ópticas de la caja de error con el telescopio William Herschel en La Palma; la comparación de las imágenes reveló una fuente puntual que se desvanecía ubicada en una ascensión recta de 05 h 01 m 46,7 s y una declinación de +11° 46′ 53,0″, proporcionando la primera localización con precisión de segundo de arco de cualquier estallido de rayos gamma. [1]

Imágenes posteriores, después de que la fuente puntual se desvaneciera, revelaron una galaxia débil casi en la misma posición, la presunta galaxia anfitriona del estallido; una coincidencia de posición casual era poco probable, pero posible, por lo que el origen cosmológico de los GRB no fue concluyente hasta las observaciones de GRB 970508 unos dos meses después.

Resplandor crepuscular

En 1993, Bohdan Paczyński y James E. Rhoads publicaron un artículo en el que argumentaban que, independientemente del tipo de explosión que causa los GRB, la energía extrema de los GRB significaba que la materia del cuerpo anfitrión debía ser expulsada a velocidades relativistas durante la explosión. Predijeron que la interacción entre la eyección y la materia interestelar crearía un frente de choque . Si este frente de choque se produjera en un campo magnético, los electrones acelerados en él emitirían radiación de sincrotrón de larga duración en las frecuencias de radio , un fenómeno que más tarde se denominaría resplandor de radio. [12] Jonathan Katz concluyó más tarde que esta emisión de menor energía no se limitaría a las ondas de radio, sino que debería variar en frecuencia desde ondas de radio hasta rayos X , incluida la luz visible . [13]

Los instrumentos de campo estrecho a bordo del BeppoSAX comenzaron a realizar observaciones de la posición del GRB 970228 ocho horas después de su detección. [9] Se detectó una fuente transitoria de rayos X que se desvaneció con una pendiente de ley de potencia en los días posteriores al estallido. Este resplandor de rayos X fue el primer resplandor de GRB detectado hasta ahora. [7] Desde entonces, las desintegraciones de ley de potencia se han reconocido como una característica común en los resplandores de GRB, aunque la mayoría de los resplandores se desintegran a diferentes velocidades durante las diferentes fases de su vida útil. [14]

El 1 y el 8 de marzo se tomaron imágenes ópticas de la posición de GRB 970228 utilizando el telescopio William Herschel y el telescopio Isaac Newton . La comparación de las imágenes reveló un objeto que había disminuido su luminosidad tanto en luz visible como en luz infrarroja . [1] Este era el resplandor óptico del estallido. Observaciones de seguimiento más profundas utilizando el New Technology Telescope mostraron que el resplandor coincidió con una galaxia pequeña y distante: la primera evidencia de la naturaleza extragaláctica y cosmológica de los estallidos de rayos gamma. [15] [16] Después de que los estallidos de rayos gamma se desvanecieran, observaciones muy profundas tomadas con los telescopios Keck mostraron que la galaxia subyacente tenía un corrimiento al rojo de 0,695. El resplandor de radio predicho nunca se detectó para este estallido. [17] En el momento del descubrimiento de este estallido, se creía que los GRB emitían radiación de forma isotrópica . Los resplandores de este estallido y varios otros, como GRB 970508 y GRB 971214 , proporcionaron evidencia temprana de que los GRB emiten radiación en chorros colimados , una característica que reduce la producción total de energía de un estallido en varios órdenes de magnitud . [18]

Relación de supernova

De arriba a la izquierda a la derecha, una esfera azul se hace más grande y adquiere más capas. En el extremo derecho, la esfera explota. De abajo a la derecha a la izquierda, la esfera explotada se aplana hasta convertirse en un disco giratorio con dos rayos de luz brillantes que salen del eje de rotación.
Ilustración de un artista que muestra la vida de una estrella masiva a medida que se transforma en supernova, colapsa en un agujero negro y emite un estallido de rayos gamma a lo largo de su eje de rotación. Crédito: Nicolle Rager Fuller/NSF

Daniel Reichart, de la Universidad de Chicago , y Titus Galama, de la Universidad de Ámsterdam , analizaron de forma independiente la curva de luz óptica de GRB 970228 y ambos concluyeron que el objeto anfitrión puede haber sufrido una explosión de supernova varias semanas antes de que se produjera el estallido de rayos gamma. [19] [20]

Galama analizó la curva de luz del estallido y descubrió que su luminosidad decaía a diferentes velocidades en diferentes momentos. La luminosidad decaía más lentamente entre el 6 de marzo y el 7 de abril que antes y después de estas fechas. Galama concluyó que la curva de luz anterior había estado dominada por el propio estallido, mientras que la curva de luz posterior había sido producida por la supernova de tipo Ic subyacente . [21] Reichart notó que el resplandor tardío era más rojo que el resplandor temprano, una observación que entraba en conflicto con el modelo relativista de bola de fuego preferido en ese momento para el mecanismo de emisión del estallido de rayos gamma. También observó que el único GRB con un perfil temporal similar era GRB 980326, [20] para el cual Joshua Bloom ya había propuesto una relación de supernova . [22]

Una explicación alternativa para las curvas de luz de GRB 970228 y GRB 980326 involucraba ecos de polvo . Aunque GRB 980326 no proporcionó suficiente información para descartar definitivamente esta explicación, Reichart demostró que la curva de luz de GRB 970228 solo podría haber sido causada por una supernova. [23] La evidencia definitiva que vincula los estallidos de rayos gamma y las supernovas finalmente se encontró en el espectro de GRB 020813 [24] y el resplandor de GRB 030329. [ 25] Sin embargo, las características similares a las de una supernova solo se vuelven evidentes en las semanas posteriores a un estallido, lo que deja la posibilidad de que las variaciones de luminosidad muy tempranas pudieran explicarse por ecos de polvo. [26]

Galaxia anfitriona

Durante la noche del 12 al 13 de marzo, Jorge Melnick realizó observaciones de la región con el New Technology Telescope . Descubrió una débil mancha nebular en la posición del estallido, casi con certeza una galaxia distante. Aunque existía una remota posibilidad de que el estallido y esta galaxia no estuvieran relacionados, su coincidencia posicional proporcionó una fuerte evidencia de que los GRB ocurren en galaxias distantes en lugar de dentro de la Vía Láctea . [27] Esta conclusión fue apoyada posteriormente por observaciones de GRB 970508 , el primer estallido en el que se determinó su desplazamiento al rojo . [28]

La posición del resplandor del estallido estaba desplazada de forma mensurablemente respecto del centroide de la galaxia anfitriona, descartando efectivamente la posibilidad de que el estallido se originara en un núcleo galáctico activo . Posteriormente se determinó que el corrimiento al rojo de la galaxia era z = 0,695, [17] que corresponde a una distancia de aproximadamente8,123 × 10 9 años  luz . [4] A esta distancia, la explosión habría liberado un total de5,2 × 10 44  J suponiendo emisión isotrópica . [29]

Notas

  1. ^abc Groot 12 de marzo de 1997
  2. ^ ab "GRB" indica que el evento fue un estallido de rayos gamma, y ​​los números siguen un formato AAMMDD correspondiente a la fecha en la que ocurrió el estallido: 28 de febrero de 1997.
  3. ^ Schilling 2002, pág. 101
  4. ^ ab Conversión del corrimiento al rojo en distancia realizada con herramientas en línea:
    Wright, Edward L. (9 de mayo de 2008). "Calculadora de cosmología Javascript de Ned Wright". División de Astronomía y Astrofísica de la UCLA . Consultado el 11 de junio de 2010 .
  5. ^ Schilling 2002, págs. 12-16
  6. ^ Varendoff 2001, pág. 381
  7. ^abc Costa 1997b
  8. ^ Schilling 2002, págs. 58-60
  9. ^ de Costa 1997a
  10. ^ Negro 2001
  11. ^ Hurley 1997
  12. ^ Paczyński 1993
  13. ^ Katz 1994
  14. ^ Panaitescu 2007, §2
  15. ^ Groot 14 de marzo de 1997
  16. ^ Van Paradijs y otros, 1997
  17. ^ desde Bloom 2001
  18. ^ Huang 2002
  19. ^ Schilling 2002, pág. 173
  20. ^ por Reichart 1999
  21. ^ Galama 2000
  22. ^ Floración 1999
  23. ^ Reichart 2001
  24. ^ Mayordomo 2003
  25. ^ Stanek 2003
  26. ^ Morán 2005
  27. ^ Schilling 2002, pág. 102
  28. ^ Reichart 1998
  29. ^ Djorgovski 1999

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  • Explosión de rayos gamma 970228
  • Observaciones de seguimiento de BeppoSAX de la región del estallido de rayos gamma GRB 970228 Archivado el 3 de marzo de 2011 en Wayback Machine

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