Astronet > Rannii opticheskii oreol gamma-vspleska 12 dekabrya 2002 g. -- "mladshii brat" znamenitogo GRB 990123

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Na saite

Astrometriya

Astronomicheskie instrumenty

Astronomicheskoe obrazovanie

Astrofizika

Istoriya astronomii

Kosmonavtika, issledovanie kosmosa

Lyubitel'skaya astronomiya

Planety i Solnechnaya sistema

Solnce

Rannii opticheskii oreol gamma-vspleska 12 dekabrya 2002 g. -- "mladshii brat" znamenitogo GRB 990123
14.12.2002 17:57 | K. A. Postnov/GAISh, Moskva

Chto takoe kosmicheskie gamma-vspleski? Kratkii otvet na etot vopros, postavlennyi prirodoi bolee tridcati let nazad (ili pochti tridcat', esli otschet nachinat' ot pervoi otkrytoi publikacii o gamma-vspleskah v 1973 g. -- sm. Klebesadel R., Strong I., Olson R. 1973, AStrophys. J. Lett. v. 182, p. L85), na segodnyashnii den' mozhno kratko sformulirovat' tak: eto rezul'tat grandioznyh kosmicheskih vzryvov (tochno neustanovlennoi prirody), kotorye proishodyat v galaktikah primerno 1 raz v 100000 let. Vzryv s energovydeleniem poryadka $$\Delta E = 5\times 10^{51}$ erg$ v gamma-diapazone proishodit v mezhzvezdnoi srede, kotoraya mozhet imet' ves'ma slozhnuyu neodnorodnuyu strukturu s himicheskimi anomaliyami. V ryade otnoshenii situaciya napominaet yavlenie klassicheskih sverhnovyh, hotya svyaz' gamma-vspleskov so sverhnovymi okonchatel'no ne ustanovlena. V oboih sluchayah vzryv v srede porozhdaet udarnuyu volnu, rasprostranyayushuyusya so sverhzvukovoi skorost'yu. Tol'ko v gamma-vspleskah udarnaya volna ul'trarelyativistskaya -- lorenc-faktor rasshiryayusheisya obolochki prevyshaet znachenie $\Gamma \approx 100$ . Otmetim, chto vopros o tom, kak imenno generiruetsya nablyudaemoe gamma-izluchenie i to, chto yavlyaetsya pervoprichinoi takogo vzryva do sih por yavlyayutsya predmetom peredovyh nauchnyh issledovanii i diskussii. Odnako nezavisimo ot konkretnyh mehanizmov fakt obrazovaniya relyativistskoi udarnoi volny posle gamma-vspleska sleduet iz nablyudenii rentgenovskih i opticheskih oreolov (ran'she my pisali -- "poslesvechenii", pol'zuyas' kal'koi angloyazychnogo termina "afterglow", odnako teper', kazhetsya, udachnyi russkii termin, deistvitel'no otrazhayushii fizicheskuyu sut' yavleniya, naiden -- spasibo S.I. Blinnikovu za eto predlozhenie!).

Teper' o sobytii sredy, 11 dekabrya 2002 g. Gamma-vsplesk GRB 021211 byl zaregistrirovan i lokalizovan sputnikom HETE-2 . Vsplesk harakterizuetsya odnopikovoi krivoi bleska s bystrym pod'emom i eksponencial'nym spadom potoka, dlitel'nost' vspleska svyshe 6 sekund, polnaya ekspoziciya v diapazone energii 8-40 keV sostavlyaet $S\sim 10^{-6}$ erg/sm$^2$ . Dannye o mgnovennom bokse oshibok gamma-vspleska s uglovym diametrom 28 uglovyh minut (kartu mozhno posmotret' zdes' ) cherez 22 sekundy byli v rasporyazhenii mnogochislennyh nazemnyh observatorii i grupp nablyudatelei, kotorye zanimayutsya problemoi bystryh nablyudenii proyavlenii gamma-vspleskov v opticheskom diapazone. Neskol'kim avtomaticheskim Teleskopam "Bystrogo Reagirovaniya" (dalee TBR) v techenie pervyh pary minut posle vspleska udalos' sdelat' snimki etoi oblasti neba i obnaruzhit' neizvestnyi ranee ob'ekt primerno 15-i zvezdnoi velichiny s bystro umen'shayushimsya bleskom (opticheskii tranzient, OT, ili oreol). V techenie pervyh 30 minut posle vspleska blesk oreola umen'shilsya do 19 zvezdnoi velichiny (to est' potok izlucheniya upal pochti v 100 raz) (sm. podrobnosti v srochnyh elektronnyh cirkulyarah o nablyudeniyah gamma-vspleskov GCN 1731 i dalee ; sm. nizhe mul'tiplikaciyu iz kadrov, poluchennyh na TBR RAPTOR v Los-Alamosskoi Nacional'noi Laboratorii SShA:

V odnoi uglovoi sekunde ot polozheniya vspleska byla obnaruzhena udalennaya galaktika, kotoruyu 13 dekabrya nablyudali odnim iz 4-h teleskopov teleskopov VLT Yuzhnoi Evropeiskoi Observatorii v Chili. V spektre etoi galaktiki vidny zapreshennye emissionnye linii kisloroda, po kotorym opredelili krasnoe smeshenie do nee $z=0.80$ . Znaya krasnoe smeshenie i ekspoziciyu, mozhno poschitat' rasstoyanie do vspleska i polnoe energovydelenie za vremya vspleska. V predpolozhenii izotropnogo izlucheniya , gde $d_l$ -- fotometricheskoe rasstoyanie. Dlya krasnogo smesheniya 0.8 v sovremennoi obsheprinyatoi modeli ploskoi Vselennoi s kosmologicheskoi postoyannoi $\Omega_\Lambda=0.3$ i postoyannoi Habbla $$H_0=67$ km/s/Mrs$ fotometricheskoe rasstoyanie do GRB 021211 $$d_l(0.8)=1.6\times 10^{28}$ sm$ i $$\Delta E_{iso}\approx 2\times 10^{51}$ erg$ , chto sootvetstvuet srednemu znacheniyu energovydeleniya dlya gamma-vspleskov s izmerennymi krasnymi smesheniyami.

Uzhe samo po sebe bystroe otozhdestvlenie gamma-vspleska v optike nezauryadno -- predydushii sluchai bystrogo otozhdestvleniya byl v 1999 g., kogda eshe vo vremya samogo gamma-vspleska GRB 990123 s pomosh'yu TBR ROTSE v tom zhe Los-Alamose udalos' zaregistrirovat' yarkii opticheskii oreol s maksimumom okolo 9 zvezdnoi velichiny. S teh por vse popytki naiti "mgnovennuyu" optiku byli bezuspeshnymi, nesmotrya na poyavlenie svyshe 10 TBR-ov -- poluchalis' lish' verhnie predely, a slabyi opticheskii oreol (19-20 zv. velichiny) nablyudalsya spustya neskol'ko chasov posle gamma-vspleskov obychnymi nazemnymi teleskopami. Bolee togo, v sluchae GRB 021211 analogiya s GRB 220123 idet dal'she. Kak i u predshestvuyushego, u nashego gamma-vspleska blesk mgnovennogo opticheskogo oreola kruto umen'shalsya so vremenem v pervye 10 minut kak $t^{-1.6}$ ( $t^{-1.6}$ dlya GRB 990123 za pervye 14 minut), a zatem stal bolee pologim kak $t^{-0.96}$ ( $t^{-0.96}$ dlya GRB 990123 v posleduyushie 20 chasov). Lyubopytno, chto nablyudeniya, provedennye uzhe neskol'ko chasov spustya dali tol'ko verhnie predely -- oreol ischez kak ne byvalo.

Odnako etot poslednii fakt legko ponyaten -- my imeem delo s effektom dzheta v gamma-vspleske, prichem v poslednem sluchae effekt proyavilsya ran'she, chem v GRB 990123. Napomnim, chto sut' etogo effekta prosta. Relyativistskaya udarnaya volna dvizhetsya s bol'shim Lorenc-faktorom i izluchaet v uzkom konuse iz-za relyativistskoi aberracii. Poka Lorenc-faktor velik i $\theta(\Gamma)< \theta_j$ , effekta dzheta net -- nablyudatel' ne razlichaet sfericheski-simmetrichnoe rasprostranenie izluchayushei oblasti ot dvizheniya v konuse s uglom rastvora $\theta_j$ . Odnako po mere tormozheniya udarnoi volny i umen'sheniya Lorenc-faktora do znacheniya $\Gamma\sim 1/\theta_j$ temp umen'sheniya potoka izlucheniya dolzhen uskorit'sya, poskol'ku nablyudaemyi potok proporcionalen vidimoi ploshadi istochnika, a ee uvelichenie na pozdnih stadiyah ogranicheno razmerom konusa dzheta i proporcional'no $\Gamma^4$ . Iz-za etogo na krivoi bleska oreola dolzhen nablyudat'sya ahromaticheskii izlom, i eto deistvitel'no nablyudaetsya pochti vo vseh izvestnyh opticheskih oreolah. V prosteishei modeli adiabaticheskogo rasshireniya udarnoi volny $\Gamma\propto t^{-3/8}$ i raznica v pokazatelyah stepeni spadaniya potoka ot vremeni dolzhna byt' $\sim \Gamma^2\sim t^{-3/4}$ , chto deistvitel'no imeet mesto u GRB 990123 primerno na 2 den' posle gamma-vspleska (sm. Ris. 1)

Takim obrazom, opticheskie nablyudeniya dokazyvayut obshuyu prirodu GRB 990123 i GRB 021211 i podtverzhdayut sushestvuyushuyu model' yarkih rannih opticheskih oreolov (yarche 15 zv. velichiny), predlozhennuyu v 1999 g. v rabotah Pitera Mesarosha i Martina Risa i Reema Sari i Cvi Pirana kak raz nakanune otkrytiya etogo yavleniya u GRB 990123. Soglasno etoi modeli, mgnovennye opticheskie oreoly dolzhny nablyudat'sya ot obratnoi udarnoi volny, kotoraya dvizhetsya vnutr' rasshiryayusheisya relyativistskoi obolochki s umerenno-relyativistskimi skorostyami. Polnaya energiya v obratnoi volne sravnima s energiei v pryamoi (to est' s energiei gamma-vspleska), no temperatura za frontom primerno v $\Gamma$ raz men'she. Eto privodit k tomu, chto pri ravnyh fizicheskih usloviyah formirovaniya neteplovogo (sinhrotronnogo v etoi modeli) izlucheniya v pryamoi i obratnoi udarnyh volnah maksimum izlucheniya ot obratnoi udarnoi volny budet nablyudat'sya na energiyah v $\Gamma^2$ bolee nizkih, chem gamma-izluchenie, t. e. v opticheskom i UF-diapazone. Umen'shenie potoka mgnovennyh opticheskih oreolov so vremenem zavisit ot dinamiki rasprostraneniya obratnoi udarnoi volny, odnako fakt sovpadeniya vremennyh naklonov v rassmatrivaemyh gamma-vspleskah, po-vidimomu, ukazyvaet na universal'nost' mehanizma. To obstoyatel'stvo, chto maksimal'nyi opticheskii potok ot GRB 021211 byl primerno v 100 raz men'she, chem ot GRB 990123 (pri tom, chto posledni nahodilsya na krasnom smeshenii 1.6 i byl v neskol'ko raz yarche) mozhet ob'yasnyat'sya men'shei energetikoi (ochevidno, effekty dzheta na stol' rannih fazah ne igrayut roli).

Publikacii s klyuchevymi slovami: gamma-vspleski - Sverhnovye Publikacii so slovami: gamma-vspleski - Sverhnovye
Sm. takzhe: NGC 1097: spiral'naya galaktika so sverhnovoi Obrechennaya zvezda η Kilya Sverhnovaya otkryta v blizkoi spiral'noi galaktike M101 Rentgenovskie kol'ca vokrug gamma-vspleska Gamma-vsplesk GRB 221009A Sverhnovaya vystrelivaet pul'sar J0002 SN Rekviem: sverhnovaya, kotoruyu uvideli tri raza Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati