GRB 970228是天文學家第一個觀測到餘輝的伽瑪射線暴。此次爆發時長持續約80秒。
GRB 970228光變曲線有多個極大值,它的光變曲線特性表明可能同時發生了一次超新星爆發。而此次GRB 970228爆發的位置與一個81億光年外的星系相符(紅移值z = 0.695),這也說明了GRB 970228距離銀河系十分遙遠。
基本介紹
- 中文名:GRB 970228
- 持續時間:約80秒
- 實質特徵:伽瑪射線暴
- 觀測時間:1997年2月28日2時58分
- 磁暴位置:位於赤經05 01 46.7,赤緯+11°46′53.0″
- 釋放能量:5.2×1044焦耳
自從1993年起,物理學家推測伽瑪射線暴之後會產生低能量的餘輝(波長為無線電波、X射線,甚至是可見光)。但直到天文學家在1997年2月28日2時58分(UTC)觀測到GRB 970228前,天文學家只觀測到高光度高能量的伽瑪射線暴(電磁波中能量最高的部分)。
觀測
1997年2月28日2時58分(UTC),費米伽瑪射線空間望遠鏡和BeppoSAX衛星上搭載的一台廣域照相機觀測到了GRB 970228,其中後者是德意聯合研製的研究X射線的衛星。在幾小時之內,BeppoSAX團隊確認了這次伽瑪射線暴的位置,測量的誤差大約為3角分,他們藉此框定了所在天區的範圍。尤利西斯號探測器也觀測到了本次伽瑪射線暴。
這次伽瑪暴位於赤經05 01 46.7,赤緯+11° 46′ 53.0″,爆發持續了大約80秒,在光變曲線有多個極大值。伽瑪射線暴的光變曲線變化多端,科學家至今也不清楚有多個峰值的原因。一種可能的解釋是:多個峰值是伽瑪射線源經歷進動時產生的。
餘輝
1993年,玻丹·帕琴斯基和詹姆斯·E·羅茲發表論文稱,不論伽瑪射線暴的產生原因是什麼,伽瑪暴極強的能量意味著寄主天體在爆發期間必須以相對論速度(接近光速)噴射出大量物質。它們推測噴出物和星際物質的強烈作用會形成激波波前。如果激波波前形成於磁場中,被加速的電子會長時間產生無線電頻率的同步輻射,即下文所說的無線電餘輝。喬納森·卡茨之後總結說,這種低能量的發射不局限於無線電波,頻率可從無線電波到X射線,其中還包括可見光。
BeppoSAX衛星上的小視野相機在發現8小時之後開始觀測它所在的位置。一個X射線源短暫出現,並在之後幾天按冪定律迅速衰減,直至消失。這次X射線餘輝是首次觀測到的伽瑪射線暴餘輝。冪定律衰減從此被認為是伽瑪射線暴餘輝的普遍特徵,儘管多數餘輝在不同階段以不同的速率衰減。
同年3月1日和8日,天文學家使用威廉·赫歇耳望遠鏡和艾薩克·牛頓望遠鏡拍攝了它所在位置的光學影像。通過對照片的比較,表明其光度在可見光和紅外光波段都有所下降。這就是該伽瑪射線暴的光學餘輝。而天文學家一直沒能觀測到預測將會發生的無線電餘輝。這個伽瑪射線暴發現之後,人們開始相信伽瑪暴的輻射具有各向同性。這個伽瑪暴和其他幾個伽瑪暴(例如GRB 970508和GRB 971214)一起為伽瑪暴以平行射流釋放輻射提供了早期證據。這使得伽瑪暴的總能量輸出的估計值降低了幾個數量級。
與超新星的關係
加拉瑪分析了本次伽瑪射線暴的光變曲線後發現,它的光度在不同時間以不同速率衰減。光度在3月6日至4月7日之間衰減得比之前和之後都要慢。加拉瑪總結道,早期光變曲線主要受伽瑪射線暴源的影響,而後期則是由隱藏在背後的Ic型超新星提供能量。賴卡特注意到後期餘輝比早期餘輝偏紅(波長增加),這與當時伽瑪射線暴形成機理首選的相對性火球模型不相符。他同時觀測到只有GRB 980326這一伽瑪射線暴與本次的衰減規律類似,而喬舒亞·布盧姆已提出那個伽瑪射線暴與超新星有關。
另一種關於GRB 970228和GRB 980326光變曲線的解釋涉及了塵埃回光。儘管對於GRB 980236而言並沒有足夠的信息來否定這種解釋,賴卡特表示GRB 970228光變曲線的變化只可能是超新星造成的。將伽瑪射線暴與超新星聯繫起來的決定性證據最終在GRB 020813的光譜中和GRB 030329的餘輝中發現。然而,類似於超新星的特點只有在爆發後幾周內可見,這表明早期的光度變化可以用塵埃回光來解釋。
寄主星系
1993年3月12日和13日的夜晚,喬治·梅爾尼克使用新技術望遠鏡對該天區進行了觀測。他發現一個暗淡的星雲出現在爆發的位置上,幾乎可以確定是一個遙遠的星系。儘管仍存在很小的可能伽瑪射線暴與那個星系無關,它們位置的出奇相符為上述想法提供了強有力的證據,即伽瑪射線暴來自遙遠的星系,不在銀河系當中。後來對GRB 970508的觀測證實了這個結論,那也是首次能確定紅移值的伽瑪射線暴。