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GRB 970228

sursaut gamma situé dans la constellation d'Orion

GRB 970228[note 1] est un sursaut gamma observé le 28 février 1997 dans une galaxie située entre 832 à 2 610 Mpc (∼2,71 à 8,51 milliards d'al)[3]. Il est le premier sursaut gamma où une émission rémanente a été détectée[4].

GRB 970228
Image illustrative de l’article GRB 970228
Photo de GRB 970228 prise par Hubble.
Données d’observation
(Époque J2000)
Constellation Orion
Ascension droite (α) 05h 01m 46,7s
Déclinaison (δ) +11° 46′ 53,0″
Décalage vers le rouge 0.695[1]

Localisation dans la constellation : Orion

(Voir situation dans la constellation : Orion)
Astrométrie
Distance 832 à 2 130 Mpc (∼2,71 à 6,95 milliards d'al)[2]
Caractéristiques physiques
Découverte
Découvreur(s) Beppo-SAX
Date 28 février 1997
02:58 UTC
Liste des objets célestes
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La courbe de lumière de GRB 970228 possède une période de pics d'intensité modérée d'une durée d'environ 80 secondes[3],[5]. Cette courbe de lumière particulière laisse supposer que le sursaut coïnciderait avec une supernova[1].

Observations

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Courbes de lumière de quelques sursauts gamma. Certains sursauts de rayons gamma possèdent des pics simples dans leur courbe de lumière alors que d'autres en possèdent avec plusieurs pics secondaires. L'une des hypothèses avancées par certains scientifiques pour expliquer cela est que les multiples maximums seraient formés lorsque la source des sursauts gamma est soumise a une précession[6].

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.[7]

En 1993, des chercheurs ont postulé que les GRB devaient être suivis d'une émission rémanente de faible énergie (cf. #Émission rémanente). Cependant, à l'époque, les sursauts gamma n'avaient été observés que dans de hautes énergies.

Le 28 février 1997 à 2:58 UTC, GRB970238 est observé par le Gamma-ray Burst Monitor du Fermi Gamma-ray Space Telescope ainsi que par une caméra à bord de Beppo-SAX[note 2],[8]. Le sursaut a aussi été détecté par la sonde spatiale Ulysse.

La position de GRB 970228 est déterminée a une ascension droite de 05h 01m 46.7s et une déclinaison de +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[3]. Le sursaut est le premier à présenter une émission rémanente et des images optiques ont été prises les 1er et 8 mars par le télescope William-Herschel et le télescope Isaac-Newton.

Émission rémanente

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En 1993, Bohdan Paczyński et James E. Rhoads publient un article soutenant que les quantités extrêmes d'énergie produites par les sursauts gamma devraient éjecter, lors de l'explosion, de la matière provenant du corps hôte à des vitesses relativistes et ce quel que soit le type d'explosion qui cause le sursaut. Ils prédisent que l'interaction entre les fragments expulsés et le milieu interstellaire devraient créer un arc 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[9]. Par la suite, Jonathan Katz[Lequel ?] 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[10].

 
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[3]. 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[11].

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[12]. Au moment de la découverte du sursaut, les scientifiques croyaient que les GRB émettaient des radiations isotropiques. Les émissions rémanentes de ce sursaut gamma et plusieurs autres comme GRB 970508 et GRB 971214 (en) 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[13].

Supernova

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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 mené à la conclusion que l'objet hôte avait subi une supernova plusieurs semaines avant le début de l'émission du sursaut gamma[14],[15].

En étudiant la courbe de lumière de ce sursaut gamma, 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 mars et le 7 avril que ce qu'elle l'avait fait auparavant. Il en a 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[16].

Quant à Daniel Reichart, il 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. Il remarqua aussi que le seul autre GRB qui possède un profil temporel similaire à GRB 970228 jusqu’à présent découvert était GRB 980326[15], pour lequel une relation avec une supernova avait déjà été proposée par Joshua Bloom (en).

Galaxie hôte

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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 selon lesquelles son rayonnement proviendrait d'un sursaut en expansion à une vitesse proche 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[17]. Le fait que le sursaut gamma ne se soit pas produit au centre de la galaxie hôte exclurait la possibilité qu'il provienne d'une galaxie active[17].

Notes et références

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(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. ↑ « GRB » indique que le phénomène est un sursaut gamma (gamma-ray burst en anglais), et les chiffres indiquent la date à laquelle le sursaut gamma s'est produit : 28 février 1997, selon le format AAMMJJ correspondant.
  2. ↑ 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 Bloom 2001, p. 678–683
  2. ↑ (en) « GRB 970228 », NASA/IPAC EXTRAGALACTIC DATABASE (consulté le )
  3. ↑ a b c d et e (en) E. Costa et F. Frontera, « Discovery of the X-Ray Afterglow of the Gamma-Ray Burst of February 28 1997 », arXiv,‎ (lire en ligne)
  4. ↑ Schilling 2002, p. 101.
  5. ↑ (en) E. Costa et al., « IAU Circular 6572: GRB 970228 », International Astronomical Union,‎ (lire en ligne)
  6. ↑ Zwart et Totani 2001, p. 951–957.
  7. ↑ Schilling 2002, p. 12-16.
  8. ↑ (en) E. Costa, F. Frontera, J. Heise, M. Feroci, J. In 't Zand, F. Fiore, M. N. Cinti, D. Dal Fiume, L. Nicastro, M. Orlandini, E. Palazzi, M. Rapisarda#, G. Zavattini, R. Jager, A. Parmar, A. Owens, S. Molendi, G. Cusumano, M. C. MacCarone, S. Giarrusso, A. Coletta, L. A. Antonelli, P. Giommi, J. M. Muller, L. Piro et R. C. Butler, « Discovery of an X-ray afterglow associated with the γ-ray burst of 28 February 1997 », Nature, vol. 387, no 6635,‎ 1997b, p. 783–785 (DOI 10.1038/42885, Bibcode 1997Natur.387..783C, arXiv astro-ph/9706065, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ (en) Bohdan Paczyński et James E. Rhoads, « Radio Transients from Gamma-Ray Bursters », Astrophysical Journal, vol. 418,‎ , L5-L8 (DOI 10.1086/187102, Bibcode 1993ApJ...418L...5P, arXiv astro-ph/9307024)
  10. ↑ (en) J. I. Katz, « 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)
  11. ↑ A. Panaitescu, « 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)
  12. ↑ (en) P. J. Groot et al., « IAU Circular 6584: GRB 970228 », International Astronomical Union,‎ (lire en ligne)
  13. ↑ (en) Huang Yong-feng, Chang-yi Tan, Zi-gao Dai, Tan Lu et al., « 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)
  14. ↑ Schilling 2002, p. ?.
  15. ↑ a et b Daniel E. Reichart, « 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. ↑ T. J. Galama, 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, B. Stecklum et al., « 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)
  17. ↑ 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 septembre 1997, http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1997/30/text/

Bibliographie

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