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Plantía:Ficha de biltu de rayo gamma GRB 970508 foi un biltu de rayo gamma detectáu'l 8 de mayu de 1997 a les 21:42 UTC. Un biltu de rayo gamma (GRB nos sos siglas en inglés) ye un rellumu de gran lluminosidá, acomuñáu a una esplosión nuna galaxa alloñada, con producción de rayo gamma, la forma más enerxética de la radiación electromagnético. Frecuentemente son siguíos por una duradera luminiscencia residual de radiación a longitud d'onda mayores (rayos X, radiación ultravioleta, lluz visible, radiación infrarroxo y radiofrecuencia).

Foi detectáu pol monitor de biltos de rayo gamma del satélite de astronomía de rayos X BeppoSAX, frutu de la collaboración ente los Países Baxos y Italia. El astrónomu Mark Metzger determinó que GRB 970508 asocedió siquier a 6 millardos (mil millones) de años lluz de la Tierra, siendo'l primera GRB del que pudo determinase la distancia.

Hasta esti biltu, los astrónomos nun llegaren a un consensu sobre la distancia al respective de la Tierra a la qu'asoceden los GRB. Dalgunos postulaben la idea de qu'asocedíen dientro de la Vía Láctea, pero nun yeren observables nel espectru visible pola so baxa enerxía. Otros defendíen que se producíen n'otres galaxes, a distancies astronómiques y que yeren desaxeradamente enerxéticos. Anque la posibilidá de qu'esistan dellos tipos de biltos de rayo gamma nun faía dambes teoríes mutuamente escluyentes,[1] la midida de la distancia de GRB 970508 asitió inequívocamente la fonte de los GRB fora de la nuesa galaxa, dando per rematáu l'alderique.[nota 1]

GRB 970508 foi tamién el primer biltu del que se reparó emisión posterior de radiofrecuencia. Por aciu l'analís de la intensidá fluctuante de les señales del radiu, l'astrónomu Da-y Frail calculó que la fonte de la radiación espandiérase a una velocidá cercana a la de la velocidá de la lluz lluz, apurriendo una prueba concluyente de que los biltos de rayo gamma son esplosiones de tipu teoría de la relatividá relativista.

Descubrimientu

Representación artística del BeppoSAX n'órbita.

Los brotes de rayo gamma (GRB), rellumos de gran lluminosidá con producción de rayo gamma, la forma más enerxética de la radiación electromagnético, fueron detectaos per primer vegada en 1967 polos satélites Vela, diseñaos pa la detección de esplosiones nucleares nel espaciu.[2] Frecuentemente son siguíos por una luminiscencia de mayor duración de radiación a longitud d'onda mayores y menor enerxía. La primer vegada que se detectó radiación en rayos X procedente de la luminiscencia residual d'un GRB,[3] foi gracies al satélite artificial BeppoSAX, de nacionalidá italo-holandesa, dedicáu específicamente a la astronomía de rayos X.[4]

El xueves 8 de mayu de 1997, el observatoriu de rayo gamma del BeppoSAX rexistró un biltu de rayo gamma que duró aprosimao 15 segundos.[5][6] Foi tamién detectáu pola sonda espacial robótica Ulysses, destinada al estudiu del Sol,[7] y pol Burst and Transient Source Experiment (BATSE) agospiáu nel observatoriu de rayo gamma Compton.[8] Tamién foi rexistráu pol campu visual d'una de les cámares de rayos X del BeppoSAX. A les poques hores, l'equipu responsable de BeppoSAX alcontró l'orixe del biltu nuna pequenu área alredor de la posición real con un erru de midida d'aprosimao 10 minuto d'arcu,[9] la midida más esacta hasta'l momentu.[6]

Observaciones

El Very Large Array de Nuevu México.

Una vegada determinada aprosimao la posición del biltu de rayo gamma, Enrico Mariña, del equipu del BeppoSAX, poner en contactu con Da-y Frail, qu'entós trabayaba nel Very Large Array (perteneciente al National Radio Astronomy Observatory) de Nuevu México, Estaos Xuníos. Frail empezó a reparar el biltu a una llargor d'onda de 20 centímetros a les 01:30 UTC, menos de cuatro hores dempués del descubrimientu.[10] Mientres preparaba les sos observaciones, Frail comunicar con Stanislav Djorgovski, que trabayaba nel telescopiu Hale. Djorgovski comparó darréu les sos imaxes de la rexón con otres más antigües procedentes del Digitized Sky Survey, pero nun atopó nueves fontes de lluz na zona señalada pol equipu italianu. Mark Metzger, colega de Djorgovski nel observatoriu de Caltech, llevó a cabu un analís más refechu de los datos, pero tampoco foi capaz d'identificar nueves fontes de radiación nel espectru visible.[10]

Djorgovski reparó de nuevu la rexón la tarde siguiente, comparando les imaxes de los díes, pero dientro de la zona averada indicada polos astrónomos de BeppoSAX nun apaecía nengún oxetu que menguara la so lluminosidá ente'l 8 y el 9 de mayu.[11] Metzger captó un oxetu qu'aumentara la so lluminosidá, pero asumió que se trataba d'una estrella variable, non d'un biltu de rayo gamma. Titus Galama y Paul Groot, miembros d'un equipu d'investigación en Ámsterdam empobináu por Jan van Paradijs, compararon les imaxes tomaes pol observatoriu WIYN el 8 de mayu y pol telescopiu William Herschel el día 9. Tampoco pudieron atopar nenguna fonte de lluz qu'escayera neses feches.[11]

N'afayando la lluminosidá latente del nuevu biltu, l'equipu de BeppoSAX siguió trabayando nuna meyor localización del orixe, hasta'l puntu que l'oxetu que Metzger consideró una estrella variable cayó dientro del pequenu intervalu d'erru propuestu polos descubridores. Per otru llau, mentanto l'equipu de Caltech como'l de Ámsterdam yeren ronciegos a publicar dalguna conclusión sobre l'afayu, el 10 de mayu Howard Bond del Space Telescope Science Institute publicó les sos propies observaciones,[12] que dempués se confirmaron como parte de la lluminosidá visible derivada del biltu.[11]

Impresión artística d'un biltu de rayo gamma.

La nueche ente'l 10 y el 11 de mayu de 1997 unu de los compañeros de Metzger, Charres Steidel, rexistró'l espectru del oxetu variable nel observatoriu W. M. Keck.[13] Unvió los datos a Metzger que, dempués d'identificar un sistema de llínees d'absorción acomuñaes al magnesiu y el fierro, determinó un fana en candia del oxetu de z = 0,8349 ± 0,0002,[14][15][16] qu'indica que la lluz del biltu foi absorbida parcialmente por materia a aprosimao 6 millardos (mil millones) de años lluz de la Tierra.[17] Anque nestes midíes nun se determina la fana en candia del propiu biltu, la materia absorbente tenía de tar obligatoriamente alcontrada ente l'orixe y la Tierra, polo que l'eventu producióse, siquier, a esa distancia.[13][18]

Por cuenta de l'ausencia de bosque Lyman-alfa nel espectru, efectu de l'absorción peles nubes d'hidróxenu neutru que s'atopen ente nós y l'oxetu,[19] la fana en candia foi aumentáu hasta z = 2,3,[15][16] ente que na ulterior investigación de Daniel Y. Reichart, de la Universidá de Chicago, propúnxose una z  1,09. Esta foi la primer oportunidá na que los científicos pudieron midir la fana en candia d'un biltu de rayo gamma.[20][21] Tamién se llograron numberosos espectros visibles nel observatoriu de Calar Alto, en España, a longitud d'onda de 4.300–7.100 Å (430–710 nm) y 3.500–8.000 Å (350–800 nm), pero nun s'identificaron llínees d'emisión.[22]

El 13 de mayu, cinco díes dempués de la primer detección de GRB 970508, Frail volvió reparar la zona d'emisión por aciu el Very Large Array,[23] a llargores d'onda de 3,5 cm, alcontrando darréu una fuerte señal espectroscópica.[23] Dempués de 24 hores, la señal a 3,5 cm fíxose significativamente más fuerte, amás d'apaecer nueves señales a 6 y 21 cm de llargor d'onda.[23] Tratar de la primer observación confirmada d'emisión de radiofrecuencias per parte d'un biltu de rayo gamma.[23][24][25]

A lo llargo del siguiente mes, Frail reparó que la emisión de radiofrecuencies fluctuaba acaldía, pero crecía'l so media. Les fluctuaciones nun asocedíen simultáneamente en toes los llargores d'onda reparaes, fechu esplicáu por Jeremy Goodman de la Universidá de Princeton como la resultancia de la combadura nes ondes de radiu producida pol so viaxe al traviés del afigura interestelar de la Vía Láctea.[24][26] Esos rellumos» d'ondes de radio (variaciones rápides na lluminosidá d'un oxetu, nesti casu en radiofrecuencia) asoceden namá cuando la fonte tien un diámetru aparente de menos de 3 microsegundos d'arcu.[26]

Característiques

Ilustración artística d'un biltu de rayo gamma nuna zona de formación d'estrelles (GRB 080319B). La enerxía de la esplosión concentrar en dos faes estrechos y de sentíu opuestu.

El monitor de brotes de rayo gamma de BeppoSAX, operando nun rangu d'enerxía de 40–700 keV, rexistró un fluxu lluminoso de (1,85 ± 0,3) × 10-6 erg/cm2 (1,85 ± 0,3 nJ/m2), ente que'l so cámara de campu ancho (2–26 keV) captó un fluxu de (0,7 ± 0,1) × 10-6 erg/cm2 (0,7 ± 0,1 nJ/m2).[27] A lo último, el BATSE (20–1000 keV) rexistró un fluxu de (3,1 ± 0,2) × 10-6 erg/cm2 (3,1 ± 0,2 nJ/m2).[8]

Aprosimao cinco hores dempués del biltu, la magnitú aparente del oxetu, una midida logarítmica del so rellumu, na que los valores altos indiquen opacidá, foi de 20,3 ± 0,3 na banda O del sistema fotométricu, correspondiente a la rexón ultravioleta del espectru (365nm - 66nm).[22] La lluminosidá posterior algamó'l so máximu en dambes bandes aprosimao dos díes depués de la primer detección del biltu (19,6 ± 0,3 na banda O a les 02:13 UTC del 11 de mayu, y 19,8 ± 0,2 na banda R, correspondiente al colloráu (658nm - 138nm), a les 20:55 UTC del día anterior.[22]

James Y. Rhoads, astrónomu nel Observatoriu Nacional de Kitt Peak, tamién analizó'l biltu, llegando a la conclusión de que nun taba fuertemente colimado en forma de fai.[28] Posteriores analises realizaos por Frail y el so equipu indicaron que la enerxía total lliberada pol biltu fuera d'aprosimao 5×1050 erg (5×1043 J), siendo la enerxía correspondiente a rayo gamma, según midíes de Rhoads, d'aprosimao 3×1050 erg (3×1043 J).[29] Estos cálculos indiquen que los rayos gamma y la enerxía cinética emitíos pol biltu yeren comparables, fechu que paez refugar los modelos de GRB que postulen la relativa ineficiencia na producción de rayo gamma d'estos fenómenos astronómicos.[29]

Modelu d'emisión y escala de distancia

Hasta'l descubrimientu de GRB 970508 nun se llegara a un consensu, ente la comunidá astronómica, alrodiu de la localización del orixe y distancia de los brotes de rayo gamma. Magar l'aparente distribución isotrópica de los biltos suxuría que nun asocedíen dientro de la Vía Láctea,[30] dellos astrónomos postularon la idea de que se daben llugar dientro del halo esferoidal de la nuesa galaxa, indicando que los biltos son apenes visibles porque nun son altamente enerxéticos.[31] La otra teoría posible basar en que los biltos asoceden n'otres galaxes, asitiaes a distancies cosmolóxiques, y pueden ser detectaos por ser desaxeradamente enerxéticos.[30]

La midida de la distancia y los cálculos de la enerxía total de GRB 970508 paecen sofitar inequívocamente esta última teoría,[32] que se vio confirmada col descubrimientu de la galaxa anfitriona d'otru biltu similar, GRB 970228.[33] En pocos meses, el discutiniu alrodiu de la distancia de los biltos terminó: son eventos extragalácticos aniciaos dientro de galaxes apenes perceptibles asitiaes a enormes distancies. Un añu dempués, en abril de 1998, el biltu GRB 980425 foi siguíu por una brillosa supernova (SN 1998bw), fechu qu'indica una clara conexón ente los biltos de rayo gamma y les muertes d'estrelles masives.[34]

Imaxe de la galaxa d'orixe de GRB 970508 tomada n'agostu de 1998.

A lo llargo del mes de mayu de 1997 los rellumos de radiofrecuencia fuéronse faciendo pasu ente pasu más débiles hasta que cesaron. Esti fechu implica que'l tamañu de la fonte d'emisión espandióse significativamente nel intervalu de tiempu ente la detección y l'estinción del biltu.[35] Utilizando la distancia conocida al orixe del biltu y el tiempu trescurríu antes del fin de los rellumos, Da-y Frail calculó que la fonte espandiérase a una velocidá cercana a la de la velocidá de la lluz lluz.[36] Esta foi la primer prueba convincente de la posible esistencia d'esplosiones teoría de la relatividá relativistes.[37][38]

Galaxa d'orixe

La lluminosidá residual de GRB 970508 algamó'l so máximu 19,82 díes dempués de la detección del brote. Dempués foi atenuándose siguiendo una pindia potencial mientres unos 100 díes.[39] Dempués sumió totalmente la emisión d'ondes, revelando'l anfitrión del biltu, una galaxa nana nun procesu activu de formación d'estrelles con una magnitú aparente de V = 25,4 ± 0,15.[40][39] Pa galaxa utilizó un modelu teóricu onde'l rellumu superficial amenorgar de forma esponencial, dende'l centru escontra l'esterior d'ella,[nota 2] en forma de discu esponencial de elipticidad 0,70 ± 0,07.[39] El fana en candia de la lluminosidá latente de GRB 970508 calcular en z = 0,835, correspondiente a un z de la galaxa anfitriona de 0,83, lo que suxure que, al contrariu qu'otros biltos reparaos enantes, GRB 970508 pudo tar acomuñáu a un núcleu galácticu activu.[39]

Notes

  1. ↑ La midida del fana en candia de GRB 970508 asitió'l so orixe a dellos gigapársecs de la Tierra, una prueba concluyente de que los biltos de rayo gamma producir en galaxes alloñaes y son altamente enerxéticos. Con esta midida dar por rematáu un alderique que durara 24 años. (Cfr. Vedrenne, G.; Atteia, J.-L. (2004). «12. The story of Gamma-Ray Burst: A New Window on Stellar Explosions and on the Early Universe», Mason, John W.: Astrophysics update 1 (n'inglés). Springer-Praxis. ISBN 9783540406426.)
  2. ↑ Llámase-y discu esponencial porque dende la Tierra reparar una proyección de la galaxa y non una imaxe en tres dimensiones. Esto ye, el elipsoide, que ye la forma d'una galaxa elíptica, queda amenorgáu a un discu al proxectase nel cielu. Cfr. Lin, D. N. C.; Pringle, J. Y. (15 de setiembre de 1987). «The formation of the exponential disk in spiral galaxies» (n'inglés). Astrophysical Journal 320:  p. L87-L91. doi:10.1086/184981. ISSN 0004-637X. http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=1987ApJ...320L..87L&link_type=GIF. Consultáu'l 22 de febreru de 2010. 

Referencies

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Bibliografía

Enllaces esternos


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