SGR в нашей и соседних галактиках (по результатам Konus-Wind и IPN) D.Frederiks

Мягкие гамма-репитеры (SGR) Наблюдениям мягких гамма-репитеров уже почти 30 лет, пока известны только 4 SGR (три в Галактике + один в БМО) Периоды активности характерны испусканием коротких «повторных» всплесков жесткого рентгеновского и мягкого гамма-излучения (Q до erg) В спокойном состоянии – быстро замедляющиеся рентгеновские пульсары с T~(5-8) s, L~ erg s -1 От трех из SGR наблюдалось по единственной (пока) гигантской вспышке с Q~ erg, характерной мощным коротким жестким начальным импульсом и протяженным мягким пульсирующим хвостом

Гигантские вспышки в SGR и короткие жесткие гамма-всплески Идея, что часть коротких жестких GRB – удаленные события, аналогичные вспышке 5 марта 1979 (Q~2x10 46 erg), была высказана еще в начале 80-х (Mazets & Golenetskii 1981, Mazets et al. 1982) 20 лет спустя – гигантская вспышка в SGR и «супервспышка» в SGR (Q~2x10 46 erg) – оживление интереса к проблеме. GF может наблюдаться как Short/Hard GRB с расстояния до Mpc (Mazets et al. 2005, Hurley et al. 2005, Palmer et al. 2005, Terasawa et al. 2005, Mereghetti et al. 2005)

Гигантские вспышки и короткие жесткие гамма-всплески Критерии гигантской вспышки в SGR: - короткое (~ ms) одноимпульсное событие c быстрым нарастание интенсивности (5-25 ms) - жесткий спектр (Ep > 300 keV) - близость области локализации всплеска к регионам звездообразования хост-галактики - энергетика, близкая к известным GF Поиски GF в каталоге BATSE (Lazzati, Ghirlianda, and Ghisellini 2005, Lazatti et al. 2005, Popov&Stern 2006) и среди всплесков, локализованных IPN (Nakar et al. 2006, Ofek 2006) Результат – отсутствие очевидных кандидатов, верхний предел доли GF в выборке – от единиц до ~40 процентов. Результаты последних лет: наблюдения исключительно ярких GRB и GRB – первых реальных кандидатов в гигантские вспышки от внегалактических SGR.

GRB наблюдения Зарегистрирован Konus- Wind в 09:25:43 UT (Golenetskii et al. GCN4197) Короткое (~170ms ) одноимпульсное событие Фронт ~4 ms Пиковый счет ~1.5x10 5 s -1 самый яркий GRB на Konus-Wind за 11 лет наблюдений Frederiks et al. 2007

GRB кривые блеска (Konus-Wind) Острый короткий начальный пик Квазиэкспоненциальное затухание τ ~50ms Наблюдаемая длительность ~170 ms Длительность жесткого (>300 keV) излучения ~100ms Frederiks et al. 2007

GRB – спектры K-W Спектр 1 [0-64 ms] =0.16(-0.15,+0.19) = -2.9(-1.7,+0.5) E0=1050(-200,+270) keV Ep=2300±200 keV 2=38/35 dof Frederiks et al. 2007

GRB – спектры K-W Спектр 2 [ ms] =0.43(-0.40,+0.34) E0=220(-50,+70) keV Ep=530±80 keV 2=21/20 dof Frederiks et al. 2007

GRB – локализация в IPN Всплеск наблюдали Konus-Wind, HETE-2 (Fregate), Swift (BAT, вне FOV), RHESSI (PCA), Mars Odyssey (GRS & HEND) Триангуляционный бокс (~120 sq. arcmin) IPN расположен вблизи группы галактик M81/M82, удаленной на ~3.6 Mpc (Golenetskii et al. GCN4197), M81 M82 Science and Telescope

GRB – поиск транзиентов MASTER (Lipunov et al. 4206) – наблюдения через 2 дня после события, нет OT до 18.5m. В качестве кандидата в host galaxy предложена PGC Tautenburg (Klose et al. GCN 4207) – в регионе PGC нет OT до R=21 Palomar P60 (Ofek et al. GCN 4208) - ОТ не наблюдался в боксе IPN, М81 и М82 (до R=20.5) VLA (Cameron & Frail GCN 4266) – не наблюдал новых радиоисточников >1.5mJ Ofek et al. 2006

Области звездообразования в группе M81/M82 M81 group – 6 main members with M/M Θ ~ Embedded into a huge HI cloud of M ~5x10 9 M Θ (Yun et al. 1999) SF rate in four dwarf galaxies is established at (7.5x10 -4 – 7.7x10 -3 ) M Θ yr -1 (Makarova et al. 2002, HST) Deep spectral survey (Sun et al. 2005) revealed widespread stellar population between the galaxies. 177 Chandra X-ray sources >10 37 erg s -1 (Swartz et al. 2003), 14 of them fall within IPN box. VLA 21cm map:

GRB – энергетика По наблюдениям K-W полный поток в [18 keV–14 MeV]: S=(4.4±0.5)x10 -5 erg cm 2 Пиковый поток (на шкале 2 ms): F=(2.8±0.3 )x10 -3 erg cm 2 s -1 Если источник в группе 3600 kpc : Энерговыделение: Q iso =7x10 46 erg Пиковая светимость: L max iso =4x10 48 erg s -1 Frederiks et al. 2007

GRB Зарегистрирован Konus- Wind в 15:23: UT (Golenetskii et al. GCN 6088) Длительность ~180 ms Фронт ~20 ms Макс. скорость счета до ~6x10 5 s -1, YABKWGRB

GRB – временные профили Konus-Wind G1: keV G2: keV G3: keV Явная и быстрая спектральная переменность Длительность жесткого излучения ~80 ms Возрастание относилельно мягкой компоненты ( ms)

GRB – спектры Konus-Wind Time ms Ep keV (-0.15/+0.13)360 (-38/+44) (-0.55/+0.49)126 (-22/+52) (-0.52/+0.42)123 (-25/+54) (-0.11/+0.10)296 (-32/+38) Четыре спектра по 64ms Диапазон 17 keV - 14 MeV Нет эмиссии выше 2 MeV

GRB – локализация в IPN GRB наблюдали: Konus-Wind (2ms res), INTEGRAL SPI-ACS (50ms res), MESSENGER GRNS (1s res), Swift-BAT, in SAA, out the FOV Трианг. кольцо Wind-INTEGRAL (Golenetskii et al. GCN6088) проходит через спиральные рукава M31 (Perley & Bloom, GCN6091) Бокс Wind-INTEGRAL-MESSENGER sq. deg (Hurley et al. GCN6103) расположен на ~1.1 o от центра M31 Уточненный бокс sq. arc min в ~1 o от центра M31 GALEX synthesized M31 UV image (Thilker et al. 2005)

GRB – Environment В бокс попадают 22 рентг. источника из XMM-Newton M31 survey (Pietsch et al. 2005): 14 из них - hard со светимостями в диапазоне keV на уровне ~ 2x10 35 – 2.5x10 36 erg s -1, шесть, присутсвуют в каталоге ROSAT(Supper et al. 1997, 2001) Ofek et al. arXiv: LIGO(Abbott, B. et al. arXiv: ) GALEX synthesized M31 UV image (Thilker et al. 2005)

GRB – энергетика Полный поток в интервале [20 keV–1.2 MeV]: S=2.00( )x10 -5 erg cm 2 Пиковый поток на шкале 2-ms: F=1.64( )x10 -3 erg cm 2 s -1 Если источник находится в kpc : Полное энерговыделение: Q iso =1.5x10 45 erg Пиковая светимость: L max iso =1.2x10 47 erg s -1

GRB – поиск «хвоста» Хвост вспышки от SGR декабря 2004: Мягкий спектр (E o ~30 keV) N av ~4x10 4 s -1 D ~ 15 kpc Ожидаем для K-W G1(18-70 keV): M31 (780 kpc) : N av ~ 15 s -1 M81 (3600 kpc) : N av ~ 0.7 s -1 K - W G1 bg rate ~ 1100 s -1 Konus-Wind lightcurve

GRB – фоновые данные K-W Шкала 94.2 s (32x2.944 s) (2.944 s GRB bin excluded) Обнаружено превышение фона на уровне 4.3σ в первом после всплеска бине окна G1(18-70 keV), в G2( keV) превышения нет – спектр мягкий ΔN = 1385±320 counts S t = 7x10 -7 erg cm -2 Q t 7x10 43 erg at 780 kpc (1.2-4)x10 44 erg for known SGR GF tails

Conclusions Оба всплеска – одноимпульсные короткие ( ms) события с резким передним фронтом и жестким энергетическим спектром Боксы локализации событий перекрывают области звездообразования больших спиральных галактик Оба GRB уникальны по яркости, но энергетика источников, расположенных в данных галактиках была бы близка к энергетике начальных импульсов гигантских вспышек известных SGR Всплеск GRB имеет рентгеновское послесвечение длительностью ~100s, с энергетикой, близкой к хвостам гигантских вспышек известных SGR

Гигантские вспышки в галактических и внегалактичеких SGRs , Mazets et al. 2007* Mazets et al. 1999, Tanaka et al Frederiks et al. 2007a Frederiks et al. 2007b SGR (LMC) SGR SGR SGR (M81) SGR (M31) GRB Dist, kpc L max 6.5x x x x x10 47 Q7x x x x x10 45 Q tail 3.6x x x10 44 ?~7x10 43

Frederiks et al Mazets et al. arXiv: С Новым Годом!