Gamma-Ray Burst (GRB)
@
Gruppo di Astronomia X – IASF/BO
L. Amati
Lo scenario prima di BeppoSAX (< 1997)
• distanza: ???
• energetica: ???
• afterglow X,
ottico, IR, radio:
???
La rivoluzione di BeppoSAX (>1997)
emissione di afterglow
(X, ottica, IR, radio)


distanza ed energetica

host galaxies

meccanismi di emissione

geometria dell’emissione

proprietà dell’ambiente circum-burst

connessione con SNe

nuove sottoclassi di eventi

proprieta’ intrinseche
Ruolo nello studio dei GRB con BeppoSAX
• responsabilita’, calibrazione, operazione,
software, del Gamma-Ray Burst Monitor (GRBM,
40-700 keV) di BeppoSAX
• procedure di identificazione, localizzazione, e
follow-up veloce (alcune ore) dei GRB localizzati
dalle Wide Field Cameras (WFC, 2-28 keV)
• scoperta e studio dell’ emissione di afterglow X
dei GRB con i Narrow Field Instruments (NFI,
0.1 - 200 keV) di BeppoSAX
GRB970228, Costa et al., Nature, 1997,
Frontera et al., ApJ, 1998
• evidenza e studio della connessione tra
emissione di afterglow ed emissione prompt
Piro et al., A&A, 1997
Frontera et al., ApJS, 2000
• scoperta e studio di righe di emissione transienti
negli spettri degli afterglow X di alcuni eventi associate
a righe di fluorescenza / ricombinazione del ferro
redshiftate
GRB970508, Piro et al., A&A, 1998
GRB000214, Antonelli et al., ApJ, 2000
• prima evidenza e ricerca di connessione tra GRB
e SNe
GRB980425, Pian et al., ApJ, 2000
• caratterizzazione delle proprietà spettrali e temporali
dell’ emissione prompt dai raggi X ai gamma (2 - 700
keV) - test dei Synchrotron Shock Models (SSM)
Frontera et al., 2000, Amati et al., 2001,
Feroci et al., 2001
• scoperta e studio di
features di assorbimento
transienti negli spettri dell’emissione prompt
A
GRB990705, Amati et al., Science, 2000
(prima determinazione del redshift di un GRB con dati X)
• studio delle proprieta’ intrinseche dei GRB con
redshift noto: scoperta di una correlazione tra
energia di picco dello spettro EF(E) e energia
irradiata assumendo emissione isotropa
Amati et al., A&A, 2002
Amati, ChJAA, in press
• scoperta e studio degli X-Ray Flash (XRF)
XRF020427, Amati et al., A&A, subm.
• indicazioni di emissione
collimata (e.g. GRB 010222, in’t Zand
et al., 2001)
• scoperta e studio di nuove
classi di GRB: X-ray rich GRB e
dark GRBs (e.g. GRB 981226, Frontera
et al. 2000, GRB 000615 Maiorano et al.
2003)
• evidenza di assorbimento
intrinseco variabile in
GRB980329 e GRB000528
(Frontera et al., in preparazione)
Studio dei GRB con altre
missioni X e gamma
• monitoraggio della
scatola di errore di
GRB980425 con XMMNewton (Pian et al. 2003)
• studio dell’ X-ray
afterglow di XRF 020427
combinando dati BeppoSAX
e Chandra (Amati et al. 2004)
• estensione dello studio
delle proprieta’ intrinseche
dei GRB con z noto
utilizzando dati BATSE ed
HETE-2 (Amati 2004)
Ricerca e studio di controparti ottiche e IR
• scoperta e studio delle controparti ottiche di
GRB
GRB970228, Van Paradijs et al., Nature, 1997
• misura del primo redshift (cosmologico) di un
GRB e maggior numero di redshift determinati
(2/3 del totale)
GRB 010222, Masetti et al., A&A, 2001
GRB 970508, Metzger et al., Nature, 1997
• fotometria sistematica delle controparti ottiche
e host galaxies dei GRB
GRB 020405, Masetti et al., A&A, 2003
• Studi multi-frequenza : test dei SSM
GRB 010222, Masetti et al., A&A, 2001 GRB 000926, Harrison et al., A&A,2003
• misure di polarizzazione ottica
GRB 030329, Greiner et al., Nature, 2003
GRB 020405, Masetti et al., A&A, 2003
• conferma dell’associazione tra alcuni GRB e
SNe energetiche
GRB 030329, Hjorth et al., Nature, 2003
Alcune questioni aperte sulle prime fasi
dell’ emissione prompt
• continuo spettrale, e sua evoluzione, fino a 0.1 keV
(BeppoSAX > 2 keV, Swift > ~15 keV)
• features di assorbimento transienti
• comportamento del NH intrinseco
GRB000528, Frontera et al., in prep.
GRB011211, Frontera et al., ApJ, subm.
Una soluzione: Lobster-ISS
• all-sky monitor (0.1-3.5 keV)
ad elevata sensibilità e
precisione di localizzazione
(pochi arcmin)
• GRBM (da noi proposto) ad
elevata risoluzione spettrale
nella banda ~2 - 300 keV
• selezionato come flexi-mission
dell’ ESA per la ISS con volo
previsto per il 2009 (p.i. G.
Fraser, University of Leicester)
• studio di Fase A concluso in
Dicembre 2003; in attesa di
approvazione da parte di ESA
per la fase B
Situazione finanziamenti
Studio dei GRB con BeppoSAX e altri satelliti X e
gamma
• ASI (BeppoSAX/PDS, analisi dati BeppoSAX, analisi
dati altri satelliti) fino al 2002; nuove richieste pending
• COFIN 2003 (con Univ. Ferrara)
Ricerca di controparti ottiche e infrarosse
• premio Cartesio dell ‘UE, 2002
• vedi anche REM
Il GRBM di Lobster-ISS
• richiesta ASI pending