GRB 970228
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1. 개요
GRB 970228은 1997년 2월 28일에 감지된 감마선 폭발(GRB)이다. 베포삭스 위성에 의해 처음 관측되었으며, X선 잔광이 최초로 관측된 감마선 폭발로 기록되었다. 이 폭발은 X선, 가시광선 및 적외선 파장에서 잔광을 보였으며, 이후 연구를 통해 초신성과의 연관성이 제기되었다. GRB 970228의 위치는 희미한 성운, 즉 모은하와 일치했으며, 이는 감마선 폭발이 외부 은하에서 발생했음을 시사한다.
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| GRB 970228 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 적경 | 05h 01m 46.7s |
| 적위 | +11° 46′ 53.0″ |
| 시대 | J2000 |
| 에너지 | 5.2 × 10^44 J |
| 관측 정보 | |
| 발견일 | 1997년 2월 28일 02:58 (UTC) |
| 발견자 | 베포 삭스 |
| 관측 시간 | 80초 |
| 위치 정보 | |
| 원기 | J2000.0 |
| 적색 편이 | 0.695 |
| 시선 속도 | 144,982 km/s |
| 거리 | 8.123 × 10^9 광년 |
| 물리적 특성 | |
| 총 에너지 출력 | 5.2 × 10^44 J |
| 기타 정보 | |
 | |
2. 관측
GRB 970228은 1997년 2월 28일 02:58 UTC에 베포삭스 위성에 의해 처음 감지되었다.[4][5] 베포삭스는 이탈리아와 네덜란드가 공동 개발한 X선 관측 위성이었다.[6] 약 80초 동안 지속된 이 폭발은 광도 곡선에서 여러 개의 피크를 보였다.[7] 이러한 다양한 시간 프로필은 세차 운동 등 여러 요인에 의해 발생하는 것으로 추정되지만, 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.[8]
베포삭스 팀은 수 시간 내에 폭발 위치를 오차 범위 3 분각 내로 좁혔으며,[5] 율리시스 우주 탐사선도 이 폭발을 감지했다.[9]
이후, 라 팔마의 윌리엄 허셜 망원경으로 해당 위치의 광학 이미지를 촬영하여, 희미해지는 점 광원을 발견했다.[13]
2. 1. 초기 관측
감마선 폭발(GRB)은 가장 강력한 형태의 전자기파인 감마선이 방출되는 매우 밝은 섬광이다. GRB는 1967년 핵폭발 감지를 위해 설계된 일련의 우주선인 벨라 위성에 의해 처음 감지되었다.[3]GRB 970228[1]은 1997년 2월 28일 02:58 UTC에 베포삭스에 탑재된 감마선 폭발 모니터(GRBM)와 광역 카메라(WFC) 중 하나에 의해 감지되었다.[4][5] 베포삭스는 원래 X선을 연구하기 위해 설계된 이탈리아-네덜란드 위성이었다.[6] 이 폭발은 약 80초 동안 지속되었으며 광도 곡선에 여러 개의 피크가 있었다.[7] 감마선 폭발은 시간 프로필이 매우 다양하며, 일부 폭발이 여러 개의 피크를 갖는 이유와 일부가 하나의 피크만 갖는 이유는 완전히 이해되지 않고 있다. 가능한 설명 중 하나는 감마선 폭발의 근원이 세차 운동을 겪을 때 여러 개의 피크가 형성된다는 것이다.[8] 몇 시간 안에 베포삭스 팀은 X선 감지를 사용하여 폭발의 위치를 오차 상자(위치의 오차를 설명하기 위해 특정 위치 주변의 작은 영역)가 3 분각인 위치로 결정했다.[5] 이 폭발은 또한 율리시스 우주 탐사선에 의해 감지되었다.[9]
2. 2. 상세 관측
베포삭스의 감마선 폭발 모니터(GRBM)와 광역 카메라(WFC) 중 하나가 1997년 2월 28일 02:58 UTC에 GRB 970228[1]을 감지했다. 이 폭발은 약 80초 동안 지속되었으며 광도 곡선에 여러 개의 피크가 있었다.[4][5][7] 베포삭스 팀은 몇 시간 안에 X선 감지를 이용하여 폭발 위치를 오차 상자 3 분각인 위치로 결정했다.[5]1997년 3월 1일과 8일, 윌리엄 허셜 망원경과 아이작 뉴턴 망원경으로 GRB 970228 위치의 광학 이미지를 촬영했다. 이미지 비교 결과, 가시광선과 적외선 모두에서 광도가 감소하는 천체가 발견되었고, 이는 광학 잔광(애프터글로우)으로 확인되었다.[41]
3. 잔광 (Afterglow)
1993년, 보흐단 파친스키와 제임스 E. 로즈는 감마선 폭발(GRB)의 극심한 에너지로 인해 폭발 물질이 상대론적 속도로 방출되며, 이 물질과 성간 물질의 상호작용으로 충격파가 발생하여 전파 주파수에서 오래 지속되는 싱크로트론 복사(전파 잔광)가 발생할 것이라고 예측했다.[10] 조나단 카츠는 이후 잔광이 전파뿐만 아니라 X선, 가시광선 등 다양한 파장에서 나타날 수 있다고 주장했다.[11]
베포삭스는 GRB 970228 감지 8시간 이내에 관측을 시작하여 며칠 동안 멱법칙 기울기로 감소하는 일시적인 X선원을 발견했다. 이는 최초로 감지된 GRB 잔광이었다.[5] 이후 멱법칙 붕괴는 GRB 잔광의 흔한 특징으로 인식되었지만, 대부분 잔광은 수명의 서로 다른 단계에서 다른 속도로 붕괴한다.[12]
윌리엄 허셜 망원경과 아이작 뉴턴 망원경으로 3월 1일과 8일에 촬영된 이미지를 비교한 결과, 가시광선과 적외선 모두에서 밝기가 감소하는 천체가 확인되었다. 이것이 폭발의 광학 잔광이었다.[13] 예측된 전파 잔광은 검출되지 않았지만,[27] 이 폭발과 GRB 970508, GRB 971214 등의 잔광 관측은 GRB가 등방성이 아닌 준비된 제트 형태로 방출된다는 증거를 제시했다.[16]
4. 초신성과의 관계
시카고 대학교의 다니엘 라이카트와 암스테르담 대학교의 타이터스 갈라마는 독립적으로 GRB 970228의 광학적 광도 곡선을 분석하여, 감마선 폭발 발생 몇 주 전에 초신성 폭발이 있었을 가능성을 제기했다.[17][18]
갈라마는 광도 곡선 분석을 통해 광도가 시간에 따라 다른 속도로 감소함을 발견했다. 3월 6일부터 4월 7일 사이의 광도 감소는 이 날짜 전후보다 더 느렸다. 갈라마는 초기 광도 곡선은 폭발 자체에 의해 지배되었고, 이후 광도 곡선은 Ic형 초신성에 의해 생성되었다고 결론지었다.[19] 라이카트는 후기 잔광이 초기 잔광보다 더 붉다는 점을 지적하며, 이는 당시 선호되던 감마선 폭발 방출 메커니즘인 상대론적 파이어볼 모델과 상충된다고 주장했다. 또한, 유사한 시간적 프로파일을 가진 유일한 GRB가 GRB 980326이었으며,[18] 조슈아 블룸이 이미 이에 대한 초신성 연관성을 제안했음을 관찰했다.[20]
GRB 970228과 GRB 980326의 광도 곡선에 대한 다른 설명으로 먼지 에코가 제시되었다. GRB 980326은 이 설명을 결정적으로 배제할 만큼 충분한 정보를 제공하지 못했지만, 라이카트는 GRB 970228의 광도 곡선은 초신성에 의해서만 설명 가능하다고 주장했다.[21] 감마선 폭발과 초신성의 연관성을 보여주는 결정적인 증거는 스펙트럼 GRB 020813[22]과 GRB 030329의 잔광에서 발견되었다.[23] 그러나 초신성과 유사한 특징은 폭발 후 몇 주가 지나야 나타나므로, 초기 광도 변화는 먼지 에코로 설명될 가능성이 남아있다.[24]
5. 모은하 (Host Galaxy)
1997년 12월 13일 밤, 호르헤 멜니크는 신 기술 망원경으로 GRB 970228의 위치를 관측하던 중 희미한 성운을 발견했는데, 이는 멀리 떨어진 은하로 추정되었다. 폭발과 이 은하가 관련이 없을 가능성도 희박하게나마 있었지만, 위치가 일치했기 때문에 GRB가 은하수 내부보다는 멀리 떨어진 은하에서 발생한다는 강력한 증거를 제공했다.[25] 이러한 결론은 나중에 적색편이가 결정된 최초의 폭발인 GRB 970508의 관측으로 뒷받침되었다.[26]
GRB 970228 잔광의 위치는 모은하의 중심에서 측정 가능한 정도로 벗어나 있었는데, 이는 폭발이 활동 은하핵에서 발생했을 가능성을 효과적으로 배제했다. 이 은하의 적색편이는 z = 0.695로 측정되었으며,[27] 이는 약 의 거리에 해당한다.[28] 이 거리에서 폭발은 등방 방출을 가정할 때 총 5.2E의 에너지를 방출했을 것이다.[29]
참조
[1]
설명
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문헌
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문헌
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