Gammablixtar och de första stjärnorna Jesper Sollerman, Göran Östlin & Felix Ryde Astronomi Stockholms Universitet.

En presentation över ämnet: "Gammablixtar och de första stjärnorna Jesper Sollerman, Göran Östlin & Felix Ryde Astronomi Stockholms Universitet."— Presentationens avskrift:

1 Gammablixtar och de första stjärnorna Jesper Sollerman, Göran Östlin & Felix Ryde Astronomi Stockholms Universitet

2 The AlbaNova High Energy Astrophysics and Cosmology (HEAC) Centre Vetenskapsrådet (VR) satsar stort på Sveriges främsta grundforskningsmiljöer! Av 261 ansökningar har 10 stycken beviljats, däribland HEAC (17/2 2005 - www.vr.se) Huvudsökande prof. Claes Fransson vid Stockholms observatorium/Inst. f. Astronomi, Sthlms Univ (SU) Gemensamt projekt: Stockholms obs/Astronomi (SU), Fysikum (SU), Fysik (KTH)

3 HEAC: Ämnesövergripande – från det lilla till det stora Mer information: www.astro.su.se och www.vr.sewww.astro.su.sewww.vr.se HEAC ska skapa en forskarskola

4 Vad är högenergiastrofysik? Supernovor (Jesper) Gammablixtar (Felix) Svarta hål Neutronstjärnor Astropartikelfysik Experiment: Integral, PAMELA, GLAST Astrofysikaliska fenomen där höga energier är inblandade!

5 Vad är Kosmologi? Sträng- och elementarpartikel-teori Det tidiga universum (Göran) Mörk materia – Mörk energi Galaxernas bildning och utveckling Galaxhopar Gravitationslinser Studiet av Universums uppkomst och utveckling!

6 Vad är gamma-strålning?

7 Gamma-himlen Gamma- himlen visar de mest exotiska och extrema objekten vi känner till. (CGRO/EGRET All Sky Map)

8 Gammablixtar Upptäcktes 1967 av militärsatelliter som letade efter kärnvapenexplosioner -> Ett 30 år gammalt mysterium! Velasatelliterna

9 Gammablixtar (Felix berättar mer om blixtarna) Under en kort tidsperiod skiner de en miljon biljoner gånger starkare än solen. De är i särklass de starkaste objekten på gamma-himmeln. Ljuskurvan i bandet 20 keV - 2 MeV

10 Vad är det? Var kommer de ifrån?

11 Compton Gamma-ray Observatory (1991-2000) CGRO läggs i sin bana med hjälp av rymdskyttelns robotarm

12 Gammablixthimlen Ett par gånger per dag, någonstans i universum CGRO/BATSE 1991 - 2000

13 Efterglöden Upptäcktes 1997 av BeppoSAX Röntgen- observationer av GRB 970228

14 Svalnande aska i avlägsna galaxer Optisk efterglöd >>> avstånd! E=mc 2

15 Sollerman et al. 2002 Fynbo et al. 2000 Galama et al. 1998 1 2 3 1-3 Supernova 1998bw

16 Avgörande bevis 29 April 2003

17 GRB 030329 VLT at Cerro Paranal, Chile

18 GRB 030329 = SN 2003dh Hjorth, Sollerman, Moller, et al. 2003 Nature, 423, 847

19 Gammablixt = Supernova En stjärna som var 10 gånger tyngre än solen dör. Ett svart hål skapas

20 Hypernova

21 SWIFT – Nu hittar den Gammablixtar! Danish Dark Universe Center www.astro.ku.dk/dduce Använd SWIFT-GRB för att leta avlägsna stjärnformande galaxer

22 Varför studera GRBs? GRBs är bland de ljusstarkaste objekten vi känner till och de kan detekteras i det tidiga universum Gamma-strålningen bildas i extremt relativistiska miljöer med spännande fysik (Felix) Med nuvarande instrument skulle de kunna detekteras till z ~70 (i teorin) Om vi detekterar en GRB vid höga z, kommer dess spektrum att ge oss en bild av hela univerum längs med siktlinjen Om GRB är speciella SN så kan vi mäta SFR till höga z.

23 Var kommer alla Galaxer ifrån? WMAP: 5 00000 år eBB – en klumpig soppa Andromeda med drabanter - idag Hubble deep field - några miljarder år eBB SDSS - idag The Dark Ages

24 “Dark Ages” – från z = 1500 till 5 Materiaklumparna förtätas mha gravitationen och ger upphov till de första stjärnorna – när? På vilket z (z = rödförskjutning)? Rödförskjutningen gör vanliga stjärnor (och därmed galaxer) osynliga – Men inte GRBs! SWIFT:GRBs – kan ses längre bort än ngt annat! JWST:Infrarött ljus – uppföljare till Hubble ALMA: Mikrovågor

25 Gammablixtar = Massiva stjärnor (>10 ggr tyngre än solen) Massiva Stjärnor är kortlivade (10 miljoner år) ⇒ Stjärnbildning ! Galaxbildning = Stjärnbildning Att spåra universums stjärnbildning: Supernovor (z=1), tex VIMOS UV+Optisk emission, tex JWST Stoft: ALMA GRB kan upptäckas upp till z=70 Fördelar med GRB: Okänsliga för stoft Kan ses längre bort än ngt annat ?

26 Galaxernas “hierarkiska” utveckling: - Byggs upp genom krockar! Resulterar i Stjärnfyverkerier ! Nära Fjärran

27 NGC 4214 – ett stjärnbildningsutbrott i närbild ESO338-04 - Lite längre bort Ännu längre bort Stjärnbildningsutbrott (starburst) ger upphov till supernovor ⇒ gammablixtar ?

28 Den falnande efterglöden hos GRB 990123, observerad med Hubble-teleskopet 16, 59 och 380 dagar efter utbrottet. II Zw 40 ett närbeläget exempel?

29 Ljuseko i Röntgenljus från GRB 031203 - lyser upp den omgivande galaxen

30 Gammablixtar är starka lampor Gas som ligger mellan oss och GRB ger upphov till absorptionslinjer

31 En detaljerad studie av GRB- omgivningen ger oss massan på den exploderande stjärnan – mer än 30 ggr solens! SN1998BW = GRB980425 Den närmsta gammablixten

32 I Zwicky18 En helt nybildad galax ? 13 miljarder år efter Big Bang! Blå Kompakt Galax Exploderar GRBs i blå kompakta galaxer? HST/ACS

33 GRB-SN galaxer 980425 z=0 030329 z=0.17 031203 z=0.10 H-alfa

34 Gammablixtar – Värdgalaxer Frågeställningar: De flesta värdgalaxer är små och blå, varför? Det borde vara tvärt om! -Krävs speciella förutsättningar för SN=GRB ? -Kan vi använda gammablixtar för att spåra stjärnbildning i det mkt tidiga Universum?