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GRB 970228

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GRB 970228
Image illustrative de l’article GRB 970228
Données d’observation
(Époque J2000)
Constellation Orion
Ascension droite (α) 05h 01m 46,7sh 05h 01m 46,7sm 05h 01m 46,7ss
Déclinaison (δ) +11° 46′ 53,0″°
Décalage vers le rouge 0.695[1]
Astrométrie
Distance 2130 Mpc[note 1][2]
Caractéristiques physiques
Découverte
Découvreur(s) Beppo-SAX
Date 28 février 1997
02:58 UTC
Liste des objets célestes
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GRB 970228[note 2] est un sursaut gamma observé le 28 février 1997[3] dans une galaxie située entre 832 et 2610 Mpc. La courbe de lumière de ce sursaut possède une période de pics d'intensité modérée durant environ 80 secondes.[4] Cette courbe de lumière particulière laisse supposer que le sursaut coïnciderait avec une supernova. [1]

GRB 970228 est le premier sursaut gamma dans lequel une émission rémanente (en) a été détectée [5].

Observations

Courbes de lumière de quelques sursauts gamma.

Les premiers sursauts gamma ont été observés en 1967 par les satellites Vela, une famille de vaisseaux ayant pour but de détecter des explosions nucléaires dans l'espace. [5]

En 1993, des chercheurs ont postulé que les GRB devaient être suivis d'une émission rémanente de faible énergie (cf. #Émission rémanente). Cependant, les sursauts gamma avaient seulement été observés dans des éclats très lumineux de rayons gamma hauts en énergie [note 3] avant la l'observation de GRB 970228. Ce sursaut est détecté le 28 février 1997 à 2:58 UTC par le Gamma-ray Burst Monitor du Fermi Gamma-ray Space Telescope ainsi que par une caméra à bord de Beppo-SAX[note 4] [3]. Le sursaut a aussi été détecté par la sonde spatiale Ulysse. Des images optiques ont été prises le 1er et le 8 mars par le télescope William-Herschel et le télescope Isaac-Newton.

GRB 970228 a une ascension droite de 05h 01m 46.7s et une déclinaisonde +11° 46′ 53.0″[1]. La durée de son intensité maximale est d'environ de 80 secondes durant lesquelles il est possible d'observer plusieurs pics secondaires dans sa courbe de lumière[4]. Il n'y a pas encore de réponses au fait que certains sursauts de rayons gamma possèdent des pics simples dans leur courbe de lumière alors que d'autres en possèdent avec plusieurs pics secondaires. Une des hypothèses avancées par certains scientifiques est que les multiples maximums seraient formés lorsque la source des sursauts gamma est soumise a une précession.[6]

Émission rémanente

En 1993, Bohdan Paczyński et James E. Rhoads publient un article soutenant que les quantités extrêmes d'énergie produite par les sursauts gamma devraient éjecter la matière provenant du corps hôte à des vitesses relativistes lors de l'explosion et ce, quelque soit le type d'explosion qui cause le sursaut. Ils prédisent que l'interaction entre les fragments expulsés et le milieu interstellaire devraient créer une onde de choc. Si cette onde de choc se produit dans un champ magnétique, les électrons accélérés à l'intérieur de cette dernière émettraient des rayonnements synchrotron de longue durée sous forme d'ondes radio, un phénomène qui allait plus tard être appelé rémanence de radio[7]. Par la suite, Jonathan Katz a déduit que cette émission de faible énergie ne serait pas limitée à des ondes radio, mais pourrait s'étendre aux fréquences des rayons X, voire celles du spectre visible.[8]

Exemple de distribution d'une loi de puissance.

Les instruments à bord de Beppo-SAX ont commencé à faire des observations de la position de GRB 970228 dans les huit heures suivant sa détection.[4] Une source de rayon X temporaire a été détectée, puis s'est atténuée lors des jours qui ont suivi le sursaut en suivant la forme d'une loi de puissance décroissante. La détection de cette émission de rayons X a été la première émission rémanente découverte dans un sursaut gamma.[3] Depuis, les lois de puissance décroissantes sont reconnues comme une caractéristique commune aux rémanences des sursauts gamma, bien que la plupart des rémanences décroissent à différents taux au cours des diverses phases de leur vie. Dans l'ordre chronologique ces phases sont: la queue du sursaut, la bosse, la désintégration standard et la décomposition [9].

Une comparaison des images optiques a également permis de voir que l'objet a perdu de la luminosité dans le visible et dans l'infrarouge[10]. Au moment de la découverte du sursaut, les scientifiques croyaient que les GRB émettaient des radiations isotropiquement. Les émissions rémanentes de ce sursaut gamma et plusieurs autres comme GRB 970508 et GRB 971214 ont fourni des preuves que les sursauts émettent des radiations collimatées, une caractéristique qui diminue la production totale d'énergie de plusieurs ordres de grandeurs.[11]


Supernova

Daniel Reichart de l'Université de Chicago et Titus Galama de l'Université d'Amsterdam ont analysé la courbe de lumière optique de GRB 970228. Leurs recherches ont menées à la conclusion que l'objet hôte avait subit une supernova plusieurs semaines avant le début de l'émission du sursaut gamma.[12][13] En étudiant la courbe de lumière de se sursaut de rayon gamma, Titus Galama remarqua que celle-ci décroissait de taux différents à des temps différents. Il nota aussi que la luminosité avait diminué plus lentement entre le 6 mai et le 7 avril que ce qu'elle l'avait fait auparavant. Il en a donc conclu que la première partie de la courbe de lumière de GRB 970228 était dû au sursaut lui même, tandis que la deuxième partie de la courbe était produite par une supernova de type Ic sous-jacente[14]. Quant à lui, Daniel Reichart nota que l'émission rémanente de la fin du pic de la courbe de lumière de GRB 970228 avait une teinte plus rouge que celle caractéristique au début du pic, une observation qui va à l'encontre de la théorie relativiste de la boule de feu. Il remarqua aussi que le seul autre GRB qui possède un profil temporel similaire à GRB 970228 jusqu’à présent découvert est GRB 980326[15], pour lequel une relation avec une supernova avait déjà était proposée par Joshua Bloom.

Une explication alternative aux courbes de lumiere de GRB 970228 et GRB 980326 a était avancée et implique des échos de poussière. Cependant, Daniel Reichart est parvenu à prouver la seule explication possible à la courbe de lumière de GRB 970228 était la relation avec la supernova.[16] La preuve formelle reliant les sursauts gamma et les supernovas a finalement été trouvé grâce a l'étude du spectre GRB 020813[17] et l'émission rémanente de GRB 030329[18]. Toutefois, les caractéristiques de supernovas ne sont détectable seulement quelque semaines après l'éclat du sursaut gamma, laissant donc jusque là la possibilité que la variation de luminosité d'un GRB peut être dû à des échos de poussière.[19]

Galaxie hôte

Des observations faites par le télescope spatial Hubble près de 6 mois après le sursaut gamma démontrent que GRB 970228 proviendrait d'une galaxie lointaine. Le faible taux de décroissance de la courbe de lumière de GRB 970228 soutient des théories que son rayonnement proviendrait d'un sursaut en expansion à une vitesse près de celle de la lumière et qu'il se trouverait bien au-delà de la Voie Lactée. En effet, un sursaut dans notre galaxie avec la luminosité observée n'aurait plus été visible au moment des observations faites par Hubble.[20] Le fait que le sursaut gamma ne se soit pas produit au centre de la galaxie hôte exclut la possibilité ait été formé dans une galaxie active.[20]


Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « GRB 970228 » (voir la liste des auteurs).
  1. ↑ Distance médiane
  2. ↑ "GRB" indique que le phénomène est un sursaut gamma (gamma-ray burst en anglais), et les chiffres suivent un format AAMMJJ correspondant à la date à laquelle le sursaut gamma s'est produit: 28 février 1997.
  3. ↑ La forme la plus énergétique de rayonnement électromagnétique
  4. ↑ L'équipe de scientifiques de Beppo-SAX a cependant déterminé la position de GRB 970228 avec une incertitude de 3 degrés-minutes
  1. ↑ a b et c (en) Bloom, J. S. et al., « The redshift and the ordinary host galaxy of GRB 970228 », Astrophysical Journal, vol. 554, no 2,‎ , p. 678–683 (DOI 10.1086/321398, Bibcode 2001ApJ...554..678B, arXiv astro-ph/0007244)
  2. ↑ NASA/IPAC EXTRAGALACTIC DATABASE, NED,http://ned.ipac.caltech.edu/cgi-bin/objsearch?objname=grb+970228&extend=no&hconst=73&omegam=0.27&omegav=0.73&corr_z=1&out_csys=Equatorial&out_equinox=J2000.0&obj_sort=RA+or+Longitude&of=pre_text&zv_breaker=30000.0&list_limit=5&img_stamp=YES, consulté le 3 mai 2014
  3. ↑ a b et c Costa, E., Frontera, F. Discovery of the X-Ray Afterglow of the Gamma-Ray Burst of February 28 1997, http://arxiv.org/pdf/astro-ph/9706065.pdf, |langue=en|, consulté le 30 avril 2014 Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : le nom « costa » est défini plusieurs fois avec des contenus différents.
  4. ↑ a b et c Costa, E. et al. (1997a) "IAU Circular 6572: GRB 970228; 1997aa". International Astronomical Union.
  5. ↑ a et b (en) Schilling, Govert, Flash! The Hunt for the Biggest Explosions in the Universe, Cambridge, Cambridge University Press, (ISBN 0-521-80053-6, lire en ligne), p. 101 Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : le nom « flash » est défini plusieurs fois avec des contenus différents.
  6. ↑ * Zwart, Simon F. Portegies et Totani, Tomonori, « Precessing jets interacting with interstellar material as the origin for the light curves of gamma-ray bursts », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 328, no 3,‎ , p. 951–957 (DOI 10.1046/j.1365-8711.2001.04913.x, Bibcode 2001MNRAS.328..951P, arXiv astro-ph/0006143)
  7. ↑ (en) Paczyński, Bohdan and Rhoads, James E., « Radio Transients from Gamma-Ray Bursters », Astrophysical Journal, vol. 418,‎ , L5–L8 (DOI 10.1086/187102, Bibcode 1993ApJ...418L...5P, arXiv astro-ph/9307024)
  8. ↑ (en) Katz, J. I., « Low-Frequency Spectra of Gamma-Ray Bursts », Astrophysical Journal, vol. 432, no 2,‎ , L107–L109 (DOI 10.1086/187523, Bibcode 1994ApJ...432L.107K, arXiv astro-ph/9312034)
  9. ↑ Panaitescu, A., « Decay phases of Swift X-ray afterglows and the forward-shock model », Philosophical Transactions of the Royal Society A, vol. 365, no 1854,‎ , p. 1197–1205 (PMID 17293326, DOI 10.1098/rsta.2006.1985, Bibcode 2007RSPTA.365.1197P)
  10. ↑ GrootCirc>Groot, P. J. et al. (12 March 1997) "IAU Circular 6584: GRB 970228". International Astronomical Union.
  11. ↑ (en) Huang, Yong-feng et al., Chang-yi Tan, Zi-gao Dai et Tan Lu, « Are Gamma-ray Bursts Due to Isotropic Fireballs or Cylindrical Jets? », Chinese Astronomy and Astrophysics, vol. 26, no 4,‎ , p. 414–423 (DOI 10.1016/S0275-1062(02)00092-9)
  12. ↑ (en) Schilling, Govert, Flash! The Hunt for the Biggest Explosions in the Universe, Cambridge, Cambridge University Press, (ISBN 0-521-80053-6, lire en ligne)
  13. ↑ Reichart, Daniel E., « GRB 970228 Revisited: Evidence for a Supernova in the Light Curve and Late Spectral Energy Distribution of the Afterglow », Astrophysical Journal, vol. 521, no 2,‎ , L111–L115 (DOI 10.1086/312203, Bibcode 1999ApJ...521L.111R, arXiv astro-ph/9906079, lire en ligne)
  14. ↑ Galama, T. J. et al., N. Tanvir, P. M. Vreeswijk, R. A. M. J. Wijers, P. J. Groot, E. Rol, J. Van Paradijs, C. Kouveliotou, A. S. Fruchter, N. Masetti, H. Pedersen, B. Margon, E. W. Deutsch, M. Metzger, L. Armus, S. Klose et B. Stecklum, « Evidence for a Supernova in Reanalyzed Optical and Near-Infrared Images of GRB 970228 », The Astrophysical Journal, vol. 536, no 1,‎ , p. 185–194 (DOI 10.1086/308909, Bibcode 2000ApJ...536..185G, arXiv astro-ph/9907264, lire en ligne)
  15. ↑ Reichart, Daniel E., « GRB 970228 Revisited: Evidence for a Supernova in the Light Curve and Late Spectral Energy Distribution of the Afterglow », Astrophysical Journal, vol. 521, no 2,‎ , L111–L115 (DOI 10.1086/312203, Bibcode 1999ApJ...521L.111R, arXiv astro-ph/9906079, lire en ligne)
  16. ↑ Reichart, Daniel E., « Light Curves and Spectra of Dust Echoes from Gamma-Ray Bursts and Their Afterglows: Continued Evidence That GRB 970228 Is Associated with a Supernova », Astrophysical Journal, vol. 554, no 2,‎ , p. 649–659 (DOI 10.1086/321428, Bibcode 2001ApJ...554..643R, arXiv astro-ph/0012091) * (en) Schilling, Govert, Flash! The Hunt for the Biggest Explosions in the Universe, Cambridge, Cambridge University Press, (ISBN 0-521-80053-6, lire en ligne)
  17. ↑ Butler, Nathaniel R. et al., Herman L. Marshall, George R. Ricker, Roland K. Vanderspek, Peter G. Ford, Geoffrey B. Crew, Donald Q. Lamb et J. Garrett Jernigan, « The X-ray Afterglows of GRB 020813 and GRB 021004 with Chandra HETGS: Possible Evidence for a Supernova prior to GRB 020813 », The Astrophysical Journal, vol. 597, no 2,‎ , p. 1010–1016 (DOI 10.1086/378511, Bibcode 2003ApJ...597.1010B, arXiv astro-ph/0303539, lire en ligne)
  18. ↑ Stanek, Krzysztof Z., T. Matheson, P. M. Garnavich, P. Martini, P. Berlind, N. Caldwell, P. Challis, W. R. Brown, R. Schild, K. Krisciunas, M. L. Calkins, J. C. Lee, N. Hathi, R. A. Jansen, R. Windhorst, L. Echevarria, D. J. Eisenstein, B. Pindor, E. W. Olszewski, P. Harding, S. T. Holland et D. Bersier, « Spectroscopic Discovery of the Supernova 2003dh Associated with GRB0303291 », Astrophysical Journal, vol. 591, no 1,‎ , L17–L20 (DOI 10.1086/376976, Bibcode 2003ApJ...591L..17S, arXiv astro-ph/0304173)
  19. ↑ Moran, Jane A. et Reichart, Daniel E., « Gamma-Ray Burst Dust Echoes Revisited: Expectations at Early Times », Astrophysical Journal, vol. 632, no 1,‎ , p. 438–442 (DOI 10.1086/432634, Bibcode 2005ApJ...632..438M, arXiv astro-ph/0409390)
  20. ↑ a et b Don Savage, Tammy Jones, Ray Villard. Hubble Stays on Trail of Fading Gamma-Ray Burst Fireball, Results Point to Extragalactic Origin, Hubble site, 16 septembe 1997, http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1997/30/text/

Bibliographie

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