Gamma-ray bursts. Opdagelsen 7/10 1963: NTBT vedtages af USSR, UK og USA. 2/7 1967: Første gamma-glimt detekteres 1973: Publicering af observationer.

Præsentationer af emnet: "Gamma-ray bursts. Opdagelsen 7/10 1963: NTBT vedtages af USSR, UK og USA. 2/7 1967: Første gamma-glimt detekteres 1973: Publicering af observationer."— Præsentationens transcript:

1 Gamma-ray bursts

2 Opdagelsen 7/10 1963: NTBT vedtages af USSR, UK og USA. 2/7 1967: Første gamma-glimt detekteres 1973: Publicering af observationer

3 Bølgelængder hurtigt StrålingFrekvens [Hz]BølgelængdeEnergi Gamma>10 19 < 0,010 nmFlere hundrede keV Røntgen0,010-10 nm120 eV – 120 keV Optisk380-760 nm1,63 eV – 3,26 eV Radio1 mm til flere hundrede meter. < 0,002 eV

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

5 Break energy: (svarende til gamma stråling)

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

7 Opdeling efter lyskurver … er meget svært.

8 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

9 Hardness-duration korrelation

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

11 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)

12 Venn-diagram over afterglow Data fra Gamma-ray Burst Online Index: http://lyra.berkeley.edu/grbox/grbox.php

13 Vært-galakser Svage, Rødforskudte → meget fjerne Sandsynlighed for at finde en GRB prop. med lysstyrken af galaksen Aktiv stjernedannelse [Fynbo et al. 2002] GRB 060614 havde udbrud den 14/6 2006, langt udbrud, men uden spor af supernova. Kaldes ”hybrid burst”

14 Fordeling af GRB’s

15 Sammenhæng med supernovaer Samme energi skala: 25/4 1998 Første indikation: SN 1998bw og GRB 980425 observeret i udbrud samme tid og sted af: -BeppoSAX -BATSE -Mere!!

16 Sene røde bump 25/4 1998 → ”Rødt bump” observeres i afterglow for GRB 980326 -passer med SN 1998bw ved z~1 -10-100 dage efter udbrud 21/11 2001 ↓ ”Rødt bump” observeres i afterglow for GRB 011121 -rødforskydning ved spektroskopi z=0,36 -13-78 dage efter udbrud

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

18 Sidste led: Spektrum afslører supernova 29/3 2003 6 dage efter sit udbrud viser GRB 030329 en underliggende supernova SN2003dh i sit spektrum. SN 1998bw og SN2003dh har sammenlignelige spektre: 130 LY LY

19 Korte udbrud Først observation med identificeret værts-galakse: GRB 050509b 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 20/11 2004 (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

20 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

21 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 →

22 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

23 http://owww.phys.au.dk/~jcd/explosion/ott09/movies/m15b6_nu_bp8_11_o3pt14_rmax- test.mpeg