Группа исследований GRB

Основные результаты

2005

Наблюдения

*       GRB 050408    Результат признан одним из достижений САО в 2005 г.

*       GRB 050509b

*       GRB 050824

*       PSR 0656+14 и Geminga

Теория

*       Длящиеся более 2с (длинные, 2-100с) космические гамма-всплески связывают сейчас со взрывами массивных сверхновых (СН). Они отождествляются в оптике с очень далекими (родительскими) галактиками, расположенными на космологических расстояниях (более 1 Гигапарсека) с красными смещениями около 1 (и до z~10). При моделировании распределения энергии в спектрах одной из таких галактик (GRB 021004, z=2.3) использовались результаты наших исследований (astro-ph/0506544) .
      Вспышка/GRB может сопровождаться длящимся несколько дней оптическим послесвечением, в котором наблюдаются характерные спектральные и фотометрические признаки массивных сверхновых, обычно типов Ib или Ic, как это наблюдалось нами в случае GRB 030329 (astro-ph/0505535). В этом году нами исследована родительская галактика этого (знаменитого) гамма-всплеска GRB 030329 - галактика с низкой металличностью и интенсивным звездообразованием при z=0.17. Получены спектры и распределение энергии (astro-ph/0508541, astro-ph/0507488, статья принята в A&A). На рисунке приведено распределение энергии (SED) для родительской галактики GRB 030329 от оптического до ИК диапазона.

*       В 2005 году совместно с сотрудниками ИКИ РАН, АКЦ РАН, ГАО РАН и АИ СПбГУ исследованы эффекты коллимации жестких фотонов и другие возможные наблюдательные проявления углового и спектрального распределения фотонов в источниках гамма-всплесков. Речь идет об альтернативе релятивистскому фаерболу, если действительно все "длинные" гамма-всплески физически связаны с нормальными/непекулярными массивными сверхновыми. В рамках предположений своей модели мы рассмотрели эффекты давления излучением и то, как джеты возникают вследствие даже небольшой асимметрии мощного поля излучения в самoм (компактном) источнике всплеска. Обсуждаются возможные механизмы образования GRB в областях размером 10{8} см (компактная модель гамма-всплеска). Рассматриваются наблюдательные следствия такого "компактного" энерговыделения для GRB-вспышек. (На эту тему опубликовано и сдано в печать 4 сообщения и подана статья в журнал "Астрофизика").

2004

Подготовлены и частично уже реализованы совместные наблюдательные заявки, предполагающие активное участие САО в срочных (follow-up) наблюдениях с новой специализированной космической платформой Swift. На БТА проведены наблюдения оптических объектов, связанных с гамма-всплесками: GRB040924 (наблюдения в V, Rc и Ic фильтрах оптического транзиента), GRB041006 (наблюдения в B, V, Rc и Ic оптического транзиента), GRB041218 (получен спектр через 6 часов после всплеска, B, V, Rc), GRB041219 (спектр транзиента и B, V, Rc через 2 суток после всплеска). На БТА получены новые данные в V и Rc фильтрах для родительской галактики GRB030329.

Сделан обзор всех известных результатов самых ранних спектроскопических и фотометрических наблюдений гамма- всплесков и проведено сравнение со всеми известными наиболее ранними спектрами некоторых массивных (core-collapse) сверхновых (СН). Суммируя наши (САО) и другие спектроскопические и фотометрические данные, показано, что свойства ранних спектров/цвета оптических транзиентов гамма- всплесков и массивных СН объясняются ударной волной, проходящей через звездный ветер, создаваемый пред-сверхновой/"пред-гамма-всплеском". Поведение кривых блеска, цветов и спектров гамма-всплесков (очень похожее на наблюдавшийся у некоторых СН ультрафиолетовый скачок) - результат существования плотных и компактных оболочек около массивных звезд-прародительниц СН и гамма-всплесков. Подчеркнута важность наблюдений (именно!) ранних спектров СН и гамма-всплесков для решения главного для понимания физического механизма гамма-всплесков вопроса: действительно ли ВСЕ "длинные" гамма-всплески связаны с массивными СН?

Анализ результатов наблюдений на 6-метровом телескопе (+ данные наблюдений на других инструментах) показывают тесную связь гамма-всплесков и взрывов массивных звезд (с образованием компактного объекта типа нейтронной звезды) в результате такого взрыва. Сформулированы основные принципы компактной модели источника гамма-всплеска.

2003

На БТА получены самые ранние спектры оптического транзиента (OT), связанного с гамма-всплеском GRB 030329. Характерные широкие детали присутствующие уже в этих ранних спектрах, указывают на прямую связь GRB со взрывом сверхновой (СН). Спектр OT GRB в первые часы может представлять собой смесь спектров послесвечения GRB и раннего УФ спектра "массивной" СН типа Ib/c. Это может быть решающим аргументом в пользу представления, что космический гамма-всплеск - начало взрыва далеких "массивных" СН, или коллапс массивных ядер звезд в конце их эволюции.

В 2001-2002 гг. проведена интерпретация эффекта покраснения OT GRB 970508 через несколько недель после GRB как эффекта, подтверждающего связь "длинных" GRB с эволюцией массивных звезд и взрывами СН, а немонотонности на кривой блеска ОТ GRB 970508 через день-три после GRB могут быть следствием эволюционного сценария для источника GRB: "массивная звезда --> звезда Вольфа-Райе --> пред-СН = пред-GRB --> GRB и взрыв "массивных" СН типа Ib/c".

Развита методика наблюдений с новым редуктором светосилы SCORPIO. На БТА проведена BVRI-фотометрия родительской галактики GRB 000926 (B=26.13). В ее поле (размером ~3 угл. мин.) профотометрированы все объекты до рекордной для БТА глубины; B = 27.6, V = 26.8, R = 26.8, I = 25.6. По БТА/SCORPIO BVRI-потокам получены фотометрические красные смещения Z для всех объектов и построена "B-диаграмма Хаббла" (B-величина от Z) до Z ~3.6.

Исследованы наблюдательные проявления различных типов законов поглощения в GRB-галактиках. Проведено моделирование распределений энергии в их спектрах, определены светимости, возрасты, внутреннее поглощение и учтено его влияние на оценки скоростей звездообразования/темпа вспышек СН. Исследован вопрос о "темных" (невидимых в оптике) GRB, источники которых могут находиться в сильно запыленных областях галактик. Сформулирован вывод, что по спектрам GRB-галактики не отличаются от других галактик "поля", т.е. от нормальных галактик с такими же Z. То есть можно прямо из подсчетов этих галактик определять среднюю частоту НАБЛЮДЕНИЯ GRB: ~ 5 * 10^{-8} GRB/год в галактике.

2002

Интерпретация эффекта покраснения OT GRB 970508 через несколько недель после всплеска (как и у 7-ми других OT GRB при z<1) как эффекта прямо подтверждающего связь длинных гамма-всплесков с эволюцией массивных звезд и взрывами сверхновых. Немонотонности типа второй вспышки ОТ GRB 970508 через день-три после GRB могут быть прямым следствием эволюционного сценария для источника гамма-всплеска: "массивная звезда ---> звезда Вольфа-Райе ---> пред-сверхновая = пред-GRB ---> GRB и взрыв сверхновой типа Ib/c".

В поле родительской галактики гамма-всплеска GRB 000926 по четырем измеренным на БТА/SCORPIO (BVRI) потокам получены фотометрические красные смещения для всех протяженных объектов с S/N>3 и построена "B-диаграмма Хаббла" (зв. величина в B-фильтре от z) для объектов с красными смещениями около z=3. И родительские GRB-галактики (со спектроскопическими z) и галактики поля хорошо следуют общей хаббловской зависимости для далеких объектов. Исследованы наблюдательные проявления различных типов законов внутренней экстинкции в родительских галактиках гамма-всплесков. По результатам оценок фотометрических z в поле GRB 000926 выбраны галактики-кандидаты, в спектрах которых может присутствовать полоса поглощения на длине волны 2175\AA (полоса поглощения графитовой пылью). Сделан также обзор данных по оптической фотометрии и спектроскопии всех известных к концу 2002 г. родительских галактик гамма-всплесков (в том числе, и спектров с континуумом оптических транзиентов GRB). Результаты представлены в виде R-диаграммы Хаббла.

Поле оптического транзиента GRB 021004 было исследовано на БТА с прибором SCORPIO 29, 30 Ноября и 5 Декабря. Найден протяженный объект (голубая родительская галактика гамма-всплеска с B=24.55, V=24.35, Rc=24.36, Ic=23.79), совпадающий с положением наблюдавшегося в Октябре 2002 г. оптического транзиента (OT GRB) этого всплеска.

2001

По полученному из наблюдений на БТА распределению энергии в спектрах родительские галактики гамма-всплесков не отличаются от нормальных галактик "поля" с такими же величинами и красными смещениями, что позволяет прямо из наблюдений определить среднюю годовую частоту гамма-всплесков.

2000

По данным наблюдений на БТА измерено красное смещение Z=0.7063+/-0.0017 далекой галактики 24 звездной величины, в которой произошел взрыв массивной звезды, сопровождаемый гамма вспышкой GRB 991208. Прослежена эволюция блеска соответствующего переменного оптического источника.

Совместно с Институтом космического телескопа (США), Институтом астрофизики Андалузии (Испания).

1998

В течение года на БТА велась программа поиска родительских галактик источников гамма-всплесков. На месте оптических транзиентов GRB 970508 и GRB 980703 обнаружены голубые компактные галактики. Проведено отождествление с самой слабой на настоящее время родительской галактикой для GRB 980519.

1997

В результате наблюдений на БТА одновременно в 4-х фотометрических полосах получена самая подробная кривая блеска оптического звездообразного источника, соответствующего гамма-всплеску 8 мая 1997 г. В максимуме блеска источника и после него измерен наклон непрерывного спектра. Изменения цветов прослежены вплоть до 200-го дня после гамма-всплеска. Темп падения блеска и показатели цвета менялись. Заметен эффект резкого замедления темпа в инфракрасных лучах (~8000A) через 36 суток после всплеска. Эти новые факты существенно влияют на складывающееся сейчас представление о физической природе гамма-всплесков. Возможно, мы наблюдаем образование туманности, связанное с выбросом в момент гамма-всплеска, обусловленного активностью компактного объекта типа нейтронной звезды.

1996

На БТА была сделана BVRI ПЗС фотометрия пульсара PSR 0656+14. Отождествлен звездообразный объект по положению VLA-радиоисточника. Впервые определены потоки в R и I полосах, что позволяет (с учетом UV-наблюдений на HST) уверенно говорить о преимущественно нетепловой природе излучения в UV-оптической области спектра вплоть до ~8000A. Спектр в оптике можно представить суммой теплового спектра атмосферы (поверхности) нейтронной звезды и нетепловой компоненты (степенной спектр с наклоном около -0.85).

(Совместно с АКЦ ФИАН и Penn. State University, USA).

1994

Впервые получены глубокие ПЗС-изображения областей локализации ярких гамма-всплесков GRB 790418 и GRB 790613. В обоих случаях внутри области локализации гамма-всплесков обнаружен слабый голубой звездообразный объект (V=24.5m, B-V<0m). наблюдаемые блеск и цвет позволяют предположить, что это могут быть компактные объекты типа нейтронных звезд с температурой поверхности около 100000 к, расположенные на расстоянии около 40 пк.

(Совместно с АКЦ ФИАН).