Gamma-ray bursts

Opdagelsen 7/ : NTBT vedtages af USSR, UK og USA. 2/7 1967: Første gamma-glimt detekteres 1973: Publicering af observationer

Bølgelængder hurtigt StrålingFrekvens [Hz]BølgelængdeEnergi Gamma>10 19 < 0,010 nmFlere hundrede keV Røntgen0, nm120 eV – 120 keV Optisk nm1,63 eV – 3,26 eV Radio1 mm til flere hundrede meter. < 0,002 eV

Spektrum Ikke termisk: –Synkrotron stråling eller invers compton proces. Fænomenologisk fit: ”Break energy”:

Break energy: (svarende til gamma stråling)

Quasi termisk emission? Kombination af termisk og ikke-termisk spektrum. → Bedre overensstemmelse med observationer. [F. Ryde, 2004:] Fænomenologisk fit: Hybrid model

Opdeling efter lyskurver … er meget svært.

T 90 : Tid når 90% af tællinger er detekteret. T 90 > 2 s: Lange udbrud T 90 < 2 s: Korte udbrud ”soft””hard” Median varighed : 0,3 s Median varighed : 20 s Gennemsnitlig energi: 220 keVGennemsnitlig energi: 360 keV

Hardness-duration korrelation

Tidsmæssig struktur Udbrud: –0,1-100 s 80% består af pulser: –Puls-bredde –Intern separation –Lyskurven er en FRED (fast-rise exponential decay)

Afterglow Røntgen –Første og stærkeste signal efter prompt emission –Aftager hurtigst: Optisk og infrarødt –Varer længere (~ uger):(med store variationer på α) –Intet optisk afterglow: Dark GRB Radio-bølger –Varer længst (op til flere år)

Venn-diagram over afterglow Data fra Gamma-ray Burst Online Index:

Vært-galakser Svage, Rødforskudte → meget fjerne Sandsynlighed for at finde en GRB prop. med lysstyrken af galaksen Aktiv stjernedannelse [Fynbo et al. 2002] GRB havde udbrud den 14/6 2006, langt udbrud, men uden spor af supernova. Kaldes ”hybrid burst”

Fordeling af GRB’s

Sammenhæng med supernovaer Samme energi skala: 25/ Første indikation: SN 1998bw og GRB observeret i udbrud samme tid og sted af: -BeppoSAX -BATSE -Mere!!

Sene røde bump 25/ → ”Rødt bump” observeres i afterglow for GRB passer med SN 1998bw ved z~ dage efter udbrud 21/ ↓ ”Rødt bump” observeres i afterglow for GRB rødforskydning ved spektroskopi z=0, dage efter udbrud

Det røde bump [Filippenko 1997] Kurve markeret Ib, er et gennemsnit af SN Ib og SN Ic.

Sidste led: Spektrum afslører supernova 29/ dage efter sit udbrud viser GRB en underliggende supernova SN2003dh i sit spektrum. SN 1998bw og SN2003dh har sammenlignelige spektre: 130 LY LY

Korte udbrud Først observation med identificeret værts-galakse: GRB b Lysstærk, elliptisk galakse med z ~ 0,2248, tilsyneladende ikke stjerne-dannende Ingen målt karakteristik af supernova Forklares ved sammensmeltningen af to kompakte objekter [Bloom et el. 2006] Brug for flere observationer: Swift Gamma-Ray Burst Mission - Opsendt 20/ (fungerede fra 1/2 2005) - Over 400 GRB’s er nu detekteret: - 90% med røntgen afterglow - 50% med optisk afterglow Bred enighed om at de korte udbrud stammer fra sammensmeltning af NS-NS eller SH-NS

GRB model: bestanddele Relativistisk bevægelse –Afterglow udvider sig til ~10 17 cm 2 uger efter udbrud → relativistisk ekspansion → relativistisk beaming: vi ser af kilden ”Dissipation”: kollisionsløse shock, eksterne og interne. Synkrotron stråling fra relativistiske elektroner Udstråling i jets Udstrålet energi svarer til pludselig tilgængelig masse på 0,1 → kompakt objekt dannes For lange udbrud: sammenhæng med supernovaer

Simuleringer udført for massive Wolf- Rayet stjerner [Zhang og Woosley 2004] –Jet bryder igennem overfladen ved t=12 s –Kan skabe GRB, når orientering af jets ikke varierer for meget. –Foreslår at XRF’s kommer af samme fænomen som GRB’s Relativistiske jets Stjerne: 15 He-stjerne →

Modeller Pulsar model [Usov, 1992] –Hurtigt roterende, stærkt magnetiseret NS (f.eks. perioder på 1 ms) –Mister rotationel kinetisk energi på sekunder som en slags pulsar –Rotationel + magnetisk energi Rotating black hole [Blandford-Znajek mekanisme, 1977] –Rotationel energi udvindes af sort hul via magnetisk felt Collapsar model –Jernkerne i roterende massiv stjerne kollapser til sort hul (supernova Type Ib/Ic) –Indfalds-disk på ~0,1 dannes. –Indfald fra disk på sort hul ~ flere sekunder –Jets langs rotationsakse for indfalds-disk ~10s Supranova model –Supermassiv NS kollapser (ikke nok centrifugal kraft til at modstå det gravitationelle tryk) –Forskellig fra supernova: Indeholder ikke rødt bump Jets skal ikke bryde igennem stjernens ydre lag Supernova ER sprunget måneder forinden Merging neutron stars –Indfalds-disk ~0,1 (ved simuleringer) Millisecond magnetar model

test.mpeg