УДК 524.354.4
КОСМИЧЕСКИЙ ГАММА-ВСПЛЕСК GRB 060428C, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫЙ В ПОЛЕ ЗРЕНИЯ ТЕЛЕСКОПОВ IBIS И SPI ОБСЕРВАТОРИИ ИНТЕГРАЛ, И ЕГО РАННЕЕ
ПОСЛЕСВЕЧЕНИЕ
© 2007 г. С. А. Гребенев*, И. В. Человеков
Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 10.07.2007 г.
В ходе анализа архивных данных обсерватории ИНТЕГРАЛ нами был обнаружен и локализован космический гамма-всплеск, зарегистрированный 28 апреля 2006 г. телескопами IBIS/ISGRI и SPI в поле их зрения. Всплеск не был выявлен системой IBAS раннего обнаружения всплесков, поэтому информация о его координатах своевременно не была распространена, и поиска послесвечения не проводилось. Всплеск был зарегистрирован спутниками KONUS/WIND и RHESSI. Интегральный по времени поток энергии в диапазоне 20—200 кэВ составил 2.3 х х 10-6 эрг см-2, максимальный поток 3.6 х 10-7 эрг см-2 с-1 (3.9 фот см-2 с-1). Всплеск обладал сложным многопиковым профилем и выделялся среди типичных всплесков нарастанием жесткости со временем. В максимуме потока спектр излучения характеризовался фотонным индексом а ~ —1.5 и пиковой энергией Ep ~ 95 кэВ. Всплеск продолжался ~12 с, после которых на энергиях 15—45 кэВ наблюдалось его послесвечение, затухающее по степенному закону с показателем y ~ —4.5. Жесткость спектра во время послесвечения заметно уменьшилась.
Ключевые слова: источники гамма-излучения, космические гамма-всплески.
COSMIC GAMMA-RAY BURST GRB 060428C RECORDED IN THE FIELD OF VIEW OF THE IBIS AND SPI TELESCOPES ONBOARD THE INTEGRAL OBSERVATORY AND ITS EARLY AFTERGLOW, by S. A., Grebenev and I. V. Chelovekov. While analyzing the archival data of the INTEGRAL observatory, we detected and localized the cosmic gamma-ray burst recorded on April 28, 2006, by the IBIS/ISGRI and SPI telescopes in their field of view. Since the burst was not revealed by the IBAS early burst detection system, information about its coordinates was not distributed in time and no search for its afterglow was conducted. The burst was recorded by the KONUS/WIND and RHESSI satellites. Its fluence in the energy range 20—200 keV was 2.3 х 10-6 erg cm-2, the peak flux was 3.6 х 10-7 erg cm-2 s-1 (3.9 phot. cm-2 s-1). The burst had a complex multipeaked profile and stood out among typical bursts by an increase in its hardness with time. At the peak flux, the spectrum was characterized by a photon index а ~ —1.5 and a peak energy Ep ~ 95 keV. The burst lasted for ~12 s, after which its afterglow decaying as a power law with an index y ~ —4.5 was observed at energies 15—45 keV. The spectral hardness decreased noticeably during the afterglow.
PACS numbers: 95.85.Nv, 95.85.Pw, 98.70.Rz
Key words: gamma-ray sources, cosmic gamma-ray bursts.
ВВЕДЕНИЕ
За пять лет работы на орбите в поле зрения основных телескопов обсерватории ИНТЕГРАЛ было зарегистрировано около 50 космических гамма-всплесков. Большинство из них
Электронный адрес: sergei@hea.iki.rssi.ru
были обнаружены и оперативно (на масштабе 30—200 с) локализованы с помощью автоматической системы IBAS (Мерегетти и др., 2003), что позволило быстро переориентировать рентгеновские, оптические и радиотелескопы по всему миру в направлении источников всплесков и во многих случаях обнаружить их послесвечение
(см. таблицу зарегистрированнных всплесков на http://ibas.iasf-milano.inaf.it).
В настоящей работе сообщается об обнаружении в архивных данных обсерватории ИНТЕГРАЛ гамма-всплеска, не замеченного системой IBAS. Всплеск был зарегистрирован 28 апреля 2006 г. в 02h30m35s UT детектором ISGRI гамма-телескопа IBIS и гамма-спектрометром SPI. Мы обозначили его GRB 060428C, учитывая, что позже в этот день спутником SWIFT были зарегистрированы еще два всплеска (Мангано и др., 2006; Кампана и др., 2006), проходящие в сообщениях сети раннего оповещения о координатах гамма-всплесков (GCN) как всплески GRB 060428A и GRB 060428B.
Помимо обсерватории ИНТЕГРАЛ всплеск GRB 060428C был зарегистрирован спутниками RHESSI (http://grb.web.psi.ch/grb list 2006.html) и WIND (прибором КОНУС, см. событие 2730 на http://gcn.gsfc.nasa.gov/konus_grbs.html), в последнем случае срабатывание произошло лишь в самом конце всплеска. Эти спутники не могли локализовать источник всплеска, поэтому информация об этих регистрациях широко не распространялась и поиск послесвечения не проводился.
Ниже представлены результаты временного и спектрального анализа данных, полученных во время наблюдений всплеска GRB 060428C обсерваторией ИНТЕГРАЛ. Всплеск был умеренно длинным (продолжался менее 15 с) и мощным (интегральный поток в диапазоне 20—200 кэВ достигал 2.3 х 10-6 эрг см-2), что позволило исследовать не только его основное событие, но и раннее рентгеновское послесвечение.
ПРИБОРЫ И АНАЛИЗ ДАННЫХ
Международная астрофизическая обсерватория гамма-лучей ИНТЕГРАЛ (Винклер и др., 2003) была выведена на высокоапогейную орбиту носителем ПРОТОН 17 октября 2002 г. (Эйсмонт и др., 2003). На борту находятся четыре прибора для проведения одновременных наблюдений в гамма-, рентгеновском и оптическом диапазонах. В настоящей работе используются данные, полученные детектором ISGRI (Лебран и др., 2003) гамма-телескопа IBIS (Убертини и др., 2003) и гамма-спектрометром SPI (Ведренн и др., 2003). Источник GRB 060428C находился в ^9° отточки наведения обсерватории, поэтому он не попал в поля зрения рентгеновского монитора JEM-X и оптического монитора OMC, более узкие, чем поля зрения основных телескопов.
Для получения изображений неба и исследования свойств отдельных источников в телескопе
IBIS используется принцип кодированной апертуры. Телескоп имеет поле зрение размером 30° х х 30° (область полного кодирования 9° х 9°) при угловом разрешении 12' (FWHM). Такое разрешение позволяет определять положения ярких источников с точностью лучше 2'. Детектор ISGRI телескопа состоит из 128x128 полупроводниковых элементов CdTe, максимум чувствительности которых приходится на диапазон 18—200 кэВ. Полная площадь элементов равна 2620 см2, эффективная площадь для источников в центре поля зрения ~1100 см2 (половина детектора затеняется непрозрачными элементами маски).
Спектрометр SPI также работает по принципу кодированной апертуры, но имеет намного худшее угловое разрешение 2°8 (FWHM). Внешний диаметер гексагонального поля зрения равен 35° (области полного кодирования 16°). Позиционную чувствительность обеспечивают 17 криогенных германиевых детекторов общей площадью ^450 см2, регистрирующих фотоны в диапазоне 20 кэВ—8 МэВ. Эффективная площадь прибора оказывается в ^2 раза меньшей геометрической из-за затенения маской.
Всплеск GRB 060428C был найден нами в ходе работ по программе поиска рентгеновских всплесков в открытых (общедоступных) данных прибора IBIS/ISGRI обсерватории ИНТЕГРАЛ. Методы анализа и обработки данных, используемые в программе, подробно изложены в работах Человекова и др. (2006, 2007). Они осно-вываваются на стандартном пакете (OSA) процедур научной обработки данных обсерватории ИНТЕГРАЛ. Детальный анализ свойств всплеска, представленный в данной работе, выполнен с помощью процедур, разработанных для телескопа IBIS/ISGRI в ИКИ РАН. Общее описание процедур можно найти в работе Ревнивцева и др. (2004). При спектральном анализе использовалась матрица отклика пакета OSA (rmf-файл версии 12 и arf-файл версии 6), хорошо себя зарекомендовавшая при аппроксимации спектров Крабовидной туманности. Спектр туманности был принят в виде dN(E)/dE = 10 E-2-1 фот см-2 с-1 кэВ-1, где энергия E выражена в кэВ. Спектральный анализ был выполнен при помощи пакета XSPEC.
Анализ данных гамма-спектрометра SPI полностью основывался на пакете OSA, но, поскольку речь шла об исследовании гамма-всплеска, фоновая информация определялась по интервалам времени до и после всплеска. При построении широкополосного спектра нормировка данных спектрометра SPI относительно данных телескопа IBIS/ISGRI сначала определялась одновременно с параметрами спектральной модели, а затем была зафиксирована на полученном значении 0.8.
КОСМИЧЕСКИМ ГАММА-ВСПЛЕСК IBIS/ISGRI (20-200 кэВ) GRB 060428
2000 -
1500 -
л н
(U
о н
о
1000
500 -
30 35 40 45
Время с UT 2006-04-28 02:30:00, c
50
Рис. 1. Временной профиль всплеска GRB 060428С, полученный телескопом IBIS/ISGRI в диапазоне энергий 20— 200 кэВ. По оси X отложено время в секундах от 2ь30т00й иТ, шаг по времени равен 0.2 с.
временной профиль всплеска
На рис. 1 приведен профиль всплеска, измеренный телескопом IBIS/ISGRI в широком диапазоне энергий 20—200 кэВ с временным разрешением 0.2 с. Время по оси X отсчитывается от
2Ь30т008 ИТ 28 апреля 2006 г. Каждая точка на этом рисунке получена прямым восстановлением изображения неба в поле зрения с вычитанием фона и последующим измерением потока от источника всплеска. Значение скорости счета скорректировано на "мертвое" время детектора, но приведено для фактической эффективности наблюдений (эффективной площади, соответствующей положению источника всплеска внутри поля зрения). Провал на 44—46 с связан с переполнением телеметрического буфера, опрашиваемого каждые 8 с.
Всплеск начался в ^ = 2Ь30т35й ИТ и продолжался ~12 с. Рисунок показывает, что после окончания этого (основного) события скорость счета не вернулась сразу на нулевой уровень, а какое-то время превышала его. Это означает, что телескопом было зарегистрировано слабое остаточное излучение (послесвечение). Профиль основного события имел сложную временную структуру и состоял из множества пиков разной амплитуды и длительности (вплоть до ~0.1 с). В нем явно выделяются две достаточно длительных вспышки, разделенных 1.5 с провала. Максимум потока в диапазоне 20-200 кэВ, (3.6 ± 0.3) х 10"7 эрг см"2 с"1
(или ^3.9 фот см 2 c 1). Это значение определено по интервалу длительностью 1 c около максимума.
В левом столбце рис. 2 приведены временные профили всплеска (записи скорости счета с разрешением 1 с), полученные спектрометром SPI обсерватории ИНТЕГРАЛ в диапазонах энергий 45—100 и 100—200 кэВ и спутниками RHESSI и KONUS/WIND в диапазонах 25-120 и 50-200 кэВ соответственно. Фоновая скорость
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.