Cosa sono?
I gamma ray burst sono:
•Esplosioni improvvise di raggi gamma
•Hanno una durata da pochi decimi di secondo fino a 30-40 s
•Non si ripetono mai (ad eccezione dei soft repeaters)
•Appaiono improvvisamente in qualsiasi regione del cielo
•Si presentano con una distribuzione isotropa sulla sfera celeste
•Vengono registrati con una frequenza di un lampo al giorno
•Scoperta casuale fatta dai satelliti militari
Vela
•Obbiettivo rilevare emissione gamma
dovuta ad esplosioni nucleari dell’ URSS
•Rilevati lampi gamma dallo spazio
Due scuole di pensiero
Lampi di origine
galattica
Lampi di origine
extragalattica
• distribuzione uniforme nell’alone
• distribuzione uniforme nel cielo
• eventi energetici ma non estremi
• Eventi di estrema energia (1046 watt )
• eventi prodotti da astri dell’universo
attuale
• secondi solo al big bang
• due possibili progenitori
• coalescenza di stelle di neutroni
• supernovae e ipernovae
BSax dispone di una strumentazione eccellente:
• Un dispositivo che può essere utilizzato per rilevare GRB
• Un telescopio X per ridurre il cerchio di incertezza
• Un veloce sistema di interscambio delle informazioni
BSax ha prodotto risultati eccezionali
• Ha osservato la luminescenza X residua di più di 20 lampi gamma
•Ha osservato l’evoluzione spettrale dei lampi più brillanti
• ha permesso di identificare in alcuni casi le controparti ottiche dei lampi
Beppo-SAX
permette
di
individuare gli afterglow nei raggi
X e controlla il loro progressivo
indebolimento fornendo importanti
indicazioni per l’individuazione
delle controparti ottiche
La prontezza degli strumenti di
BSAX ha consentito, il 23
gennaio 1998, di misurare per
la prima volta il red-shift della
controparte ottica di un lampo
gamma.
L’afterglow si trovava all’interno
di una galassia con alto indice
di formazione stellare distante 8
miliardi di anni luce.
I lampi gamma sono quindi gli
oggetti più energetici di tutto
l’universo. Emettono circa 1046
watt e sono probabilmente
prodotti dall’esplosioni di stelle
massicce.
I lampi gamma molto brevi
restano un mistero
Dall’ottobre 2002 anche
INTEGRAL osserva i
lampi gamma
Si tratta di un lampo gamma
molto luminoso e osservato
subito dopo l’esplosione anche
con strumenti amatoriali
Il Very Large Telescope ne
misura anche lo spettro
Una stella molto massiccia
come le stelle di Wolf-Rayet
termina la sua esistenza con
un’esplosione,
il
nucleo
collassa in un buco nero
mentre
un’onda
d’urto
rimbalza su di esso e getta
gli strati esterni della stella
nello spazio
Il collasso del nucleo non è uniforme.
All’equatore è ostacolato dalla
Nei pressi dei poli
rotazione.
il collasso procede
inesorabilmente creando, in queste regioni
della stella,
un’onda d’urto che anticipa il
fronte d’onda equatoriale e produce un fascio
di particelle in rapida espansione. Queste
particelle nell’attraversare gli strati esterni
producono,
gamma,
resi
per
bremmstrahlung,
ancora
più
l’effetto Compton inverso.
energetici
fotoni
con
Il lampo gamma è quindi ben collimato ed è osservabile soltanto se la nostra linea
di vista è allineata con l’asse di rotazione della stella, nel caso opposto
osserveremo solo una supernova. Nel caso la nostra linea di vista intercetti il
bordo del cono di raggi gamma, vedremo il lampo gamma indebolito e la
supernova.
• Stelle massicce
• Vita breve
• Esplodono dentro le regioni di formazione stellare
Due stelle di neutroni in un sistema binario perdono
energia per emissione di onde gravitazionali, al
momento dell’impatto si produce un’onda d’urto
che, interagendo con la materia circostante, emette
lampi gamma ben collimati
• Le stelle di neutroni sono il residuo prodotto da un
evento di supernova
• L’evento di supernova non è simmetrico
• Le stelle di neutroni possono trovarsi lontane dalle
regioni di formazione stellare
• I lampi dovuti alla coalescenza potrebbero trovarsi
negli aloni galattici
• La durata del fenomeno è breve, non superiore a 2
secondi
Cosa può causare i GRB
Hypernova
Esplosione di una
stella di 100 Mo
Coalescenza di
stelle di neutroni
in un sistema
binario
UVOT
BAT
BAT
XRT
UVOT
XRT
Spacecraft
Swift al KSC
Sunshade
shielding
UVOT &
XRT
BAT
Solar
Panels
Stazione di terra a Malindi:ASI
Ad oggi SWIFT ha rivelato circa 200 GRB
XRF
Short
GRB
XRF
XRF
XRF
XRF
Short
GRB
XRF
Short
GRB
Short
GRB
Short
GRB
XRF
XRF
Short
GRB
XRF
Short
GRB
XRF
XRF
Short
GRB
Short
GRB
GRB 050525a
z = 0.606 (Gemini: Foley et al. 2005)
GRB 050525a – decadimento dell’emissione X e ottica
XRT
UVOT
Prima e durante SWIFT
Come si pensava che si
comportassero i GRB
Come si comportano i GRB
Time (sec)
Non sempre il decadimento è tranquillo
Spesso si osservano dei brillamenti anche molto intensi
Dopo il botto iniziale il motore è ancora attivo
GRB 050904
XRT GRB 050904
Campione di distanza z= 6.29
I lampi corti
fanno centro
2 lampi corti - 2 galassie ellittiche
GRB 050724
GRB 050509B