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: ???

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

La rivoluzione di BeppoSAX (>1997)

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

Frontera et al., ApJS, 2000Piro et al., A&A, 1997

• 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

GRB990705, Amati et al., Science, 2000(prima determinazione del redshift di un GRB con dati X)

A

• 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)

• monitoraggio della scatola di errore di GRB980425 con XMM-Newton (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)

Studio dei GRB con altre missioni X e gamma

• scoperta e studio delle controparti ottiche di GRB

Ricerca e studio di controparti ottiche e IR

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 970508, Metzger et al., Nature, 1997

GRB 010222, Masetti et al., A&A, 2001

• 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 020405, Masetti et al., A&A, 2003

GRB 030329, Greiner et al., Nature, 2003

• conferma dell’associazione tra alcuni GRB e SNe energetiche

GRB 030329, Hjorth et al., Nature, 2003

• continuo spettrale, e sua evoluzione, fino a 0.1 keV (BeppoSAX > 2 keV, Swift > ~15 keV)

• features di assorbimento transienti

• comportamento del NH intrinseco

Alcune questioni aperte sulle prime fasi dell’ emissione prompt

GRB011211, Frontera et al., ApJ, subm.

GRB000528, Frontera et al., in prep.

• 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

Una soluzione: Lobster-ISS

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

Situazione finanziamenti