GRB 970508是一次于1997年5月8日21:42 UTC發(fā)生的伽瑪射線暴（GRB）。伽瑪射線暴是一次伽瑪射線的瞬間增強(qiáng)，通常與遙遠(yuǎn)星系的爆炸相關(guān)，放射出電磁波中能量最強(qiáng)的波頻：伽瑪射線，并且在之后的一段長時間內(nèi)放射波長較短的“余輝”（X射線、紅外線、可見光、紅外線和無線電波）。
GRB 970508是被安裝在X射線天文學(xué)衛(wèi)星BeppoSAX上的伽瑪射線暴監(jiān)視系統(tǒng)探測到的。天文學(xué)家Mark Metzger斷定了GRB 970508的爆發(fā)點距離地球60億光年，這是人們第一次量度伽瑪射線暴的距離。
這次爆發(fā)前，天文學(xué)界并沒有一致認(rèn)同伽瑪射線暴會在距離地球多遠(yuǎn)的地方發(fā)生。一些學(xué)家認(rèn)為它們發(fā)生在銀河系以內(nèi)，但因為能量不高而顯得暗淡；其他學(xué)家則認(rèn)為它們發(fā)生在宇宙大尺度距離上，并不發(fā)生在銀河系內(nèi)，而且能量極高。盡管伽瑪射線暴可能有很多種，意味著兩種理論可以共存，但是這次量度出來的大距離明確地證明射線暴發(fā)生在銀河系外。
GRB 970508也是第一個探測到放射無線電波“余輝”的伽瑪射線暴。天文學(xué)家Dale Frail利用無線電波強(qiáng)度的波動，得以算出其來源膨脹的速度幾乎達(dá)到光速。這提供了有力的證據(jù)，證明伽瑪射線暴是相對論性的爆炸。
發(fā)現(xiàn)
第一個伽瑪射線暴是在1967年由維拉號人造衛(wèi)星（一系列用于探測太空中核爆的衛(wèi)星）。第一個被觀測到的伽瑪射線暴余輝是GRB 970228的X射線余輝，由BeppoSAX衛(wèi)星（一顆意大利—荷蘭人造衛(wèi)星，主要任務(wù)是研究X射線）發(fā)現(xiàn)。
于1997年5月8日21:42 UTC，BeppoSAX衛(wèi)星上的伽瑪射線監(jiān)視儀器記錄到了一個伽瑪射線暴，其時長為15秒。這次爆發(fā)也被研究太陽的尤里西斯號及康普頓伽瑪射線天文臺上的“爆炸及瞬時爆發(fā)源實驗”探測到，并位于BeppoSAX衛(wèi)星兩個X射線廣角相機(jī)的拍攝范圍內(nèi)。幾個小時以內(nèi)，BeppoSAX衛(wèi)星工作小組就將其位置固定在一個直徑大約10角分的誤差范圍內(nèi)。
觀測
確定好射線暴的粗略位置之后，BeppoSAX工作小組成員Enrico Costa聯(lián)絡(luò)了美國國家射電天文臺甚大天線陣的天文學(xué)家Dale Frail。Frail在01:30 UTC（發(fā)現(xiàn)后4小時內(nèi)）開始于20厘米波長做觀測。Frail在準(zhǔn)備觀測的時候，聯(lián)絡(luò)了正在操作海爾望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家Stanislav Djorgovski。Djorgovski馬上對照了他的照片與數(shù)位中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡的較老照片，但并沒有發(fā)現(xiàn)誤差范圍以外的新信號。Djorgovski在加州理工學(xué)院的同事對數(shù)據(jù)進(jìn)行了更多分析，但也找不到任何新信號。
第二晚，Djorgovski再次觀測同一區(qū)域。他比較了兩晚的圖片，但沒有天體在5月8日至9日明顯減弱了光度。Metzger注意到有一顆星體增加了亮度，但他估計那是顆變星，而不是伽瑪射線暴。由Jan van Paradijs率領(lǐng)的一個阿姆斯特丹研究團(tuán)隊成員Titus Galama和Paul Groot對比了WIYN望遠(yuǎn)鏡于8號和威廉·赫歇爾太空望遠(yuǎn)鏡于9號所拍攝的照片，同樣未能發(fā)現(xiàn)在此時段減弱亮度的光源。
發(fā)現(xiàn)了此次射線暴的X射線余光之后，BeppoSAX團(tuán)隊提供了一個更準(zhǔn)確的方位，而Metzger之前以為是變星的星體仍然在這個誤差較小的范圍內(nèi)存在。加州理工學(xué)院團(tuán)隊和阿姆斯特丹的團(tuán)隊均未發(fā)布任何有關(guān)這顆天體的結(jié)論。5月10日空間望遠(yuǎn)鏡研究所的霍華德·邦德發(fā)布了他的發(fā)現(xiàn)，并由之后的可見光余光證實。
1997年5月10日晚之11號清晨，Metzger的同事Charles Steidel在凱克天文臺錄得了該星體的光譜，并將數(shù)據(jù)交給Metzger。Metzger其后辨認(rèn)了一組鎂和鐵的吸收譜線，得出紅移值為z= 0.8349 ± 0.0002，表示來自射線暴的光線已被大約60億光年以外的物質(zhì)吸收。盡管射線暴本身的紅移還未被確認(rèn)，但是我們能夠推論射線暴來自更加遙遠(yuǎn)的地方，因為吸收光譜的物質(zhì)必須處于地球與射線源之間。光譜中缺少萊曼α森林，因此限制了紅移值z≤ 2.3。芝加哥大學(xué)的Daniel E. Reichart進(jìn)一步的研究指出z≈ 1.09。這是第一次科學(xué)家能夠量度伽瑪射線暴的紅移卡拉阿托天文臺錄得了數(shù)條可見光光譜，波長位于4,300 ?(430 nm)至7,100 ?(710 nm)和3,500 ? (350 nm)至8,000 ? (800 nm)，但并未發(fā)現(xiàn)發(fā)射譜線。
GRB 970508被發(fā)現(xiàn)后5天，于5月13日，F(xiàn)rail繼續(xù)用甚大天線陣進(jìn)行觀測。他在射線暴處觀察波長3.5厘米，并立即探測到強(qiáng)信號。24小時之后，這個信號明顯增強(qiáng)，另外他也探測到波長為6厘米和21厘米的信號。這是第一次確認(rèn)發(fā)現(xiàn)了伽瑪射線暴的無線電余光。
之后的一個月內(nèi)，F(xiàn)rail觀測到這個無線電源的亮度各天有著明顯的波動，但平均持續(xù)上升。不同波長信號的波動并不一致，普林斯頓大學(xué)的Jeremy Goodman解釋這是因為銀河系中星體間的等離子導(dǎo)致了無線電波的曲折。只有當(dāng)放射源的視直徑小于3微角秒，這種無線電亮度的迅速變化才會發(fā)生。
特性
在能量范圍為40至700keV間運作的BeppoSAX伽瑪射線暴檢測器錄得了(1.85 ± 0.3) × 10erg/cm（1.85 ± 0.3nJ/m）的積分通量，而Wide Field Camera（2–26 keV）測得(0.7 ± 0.1) × 10erg/cm（0.7 ± 0.1 nJ/m）的積分通量。爆發(fā)和瞬變源試驗設(shè)備（BATSE）（20–1000 keV）錄得(3.1 ± 0.2) × 10erg/cm（3.1 ± 0.2 nJ/m）的積分通量。
爆發(fā)后大約5小時，該天體在U頻（光譜的紫外線區(qū)域）的視星等為20.3 ± 0.3，在R頻（光譜的紅色區(qū)域）為21.2 ± 0.1。首次探測到爆發(fā)后大約兩天，余光在兩個光譜區(qū)域達(dá)到亮度頂峰值，U頻的19.6 ± 0.3于5月11日02:13 UTC，和R頻的19.8 ± 0.2于5月10日20:55 UTC。
在基特峰國立天文臺的天文學(xué)家James E. Rhoads分析了射線暴，并發(fā)現(xiàn)它的輻射的方向性不強(qiáng)。Frail和他的同事進(jìn)行進(jìn)一步的分析，算出爆發(fā)放出的總能量約為5×10ergs（5×10J），而Rhoads得出伽瑪射線的總能量約為3×10erg（3×10J）。這表示此次爆發(fā)的伽瑪射線與噴射物的動能相當(dāng)，因此可以排除任何不能有效制造伽瑪射線的射線暴模型。
距離尺度
這次爆發(fā)之前，天文學(xué)家對伽瑪射線暴的距離并沒有一致的觀念。盡管爆發(fā)的均向性表示他們并不在銀河系平面上發(fā)生，一些天文學(xué)家提出這些射線暴在銀河系的扁球體內(nèi)發(fā)生，而其亮度不高是因為放射的能量不高。也有人認(rèn)為射線暴發(fā)生在物理宇宙學(xué)范圍內(nèi)的其他星系中，它們能被探測到是因為能量極高。所量度的距離和計算出來的射線暴釋放的總能量都支持后者理論，一場爭論就此結(jié)束。
整個5月，無線電訊號的波動逐漸消失。這表示自從探測到爆發(fā)之后，這無線電源顯著地擴(kuò)大了。利用已知的距離和波動消失的時間，F(xiàn)rail算出無線電源幾乎以光速膨脹。現(xiàn)有的模型已經(jīng)包括了以相對論速度膨脹的可能性，但這是第一次有強(qiáng)烈的證據(jù)支持這一理論。
主星系
GRB 970508的余光在爆發(fā)被探測之后19.82天后達(dá)到頂峰亮度值，并其后以冪定律斜度減弱超過100天。余光最終消失，顯示出其寄主：一個不斷制造恒星的矮星系，視星等為V= 25.4 ± 0.15。這個星系符合扁率為0.70 ± 0.07的指數(shù)盤。GRB 970508可見光余光的紅移為z= 0.835，與主星系z= 0.83的紅移值相符，表示與過去觀測的射線暴有所不同，GRB 970508可能和一個活動星系核相關(guān)。
參考資料 >