J1-2460 Nova doba v proučevanju visoko-energijskih astrofizikalnih tranzientov
Moderni sateliti (npr. Swift, Gaia) in optični zemeljski pregledi neba pokrivajo velik del ali celotno nebo in dnevno detektirajo nove, kratkotrajne izvore sevanja na nebu. Novo okno, skozi katerega lahko opazujemo vesolje, se je odprlo z LIGO-jevo detekcijo gravitacijskih valov. Področje astrofizikalnih tranzientov bo doživelo naslednji veliki preboj s prihajajočim Observatorijem Vere Rubin, na katerem bo potekal 10-letni projekt The Legacy Survey of Space and Time (Rubin LSST), ki bo po pričakovanjih začel s prvimi opazovanji leta 2024.
Medtem ko je nekatere astrofizikalne tranziente mogoče zlahka identificirati (npr. supernove) in so že dobro proučevani, so drugi zaradi svoje redkosti in/ali kratkotrajnosti velik opazovalni izziv in jih posledično še ne razumemo dobro.
V tem projektu proučujemo tri vrste tranzientov: izbruhe sevanja gama (Gamma Ray Bursts - GRBs), dogodkegravitacijskih valov (Gravitational Wave Events - GWEs) in dogodke plimskih raztrganj zvezd v bližini črnih lukenj (Tidal Disruption Events - TDEs). V nasprotju z GRBji, ki so bili v zadnjih letih intenzivno proučevani, sta slednji dve vrsti opazovalno novi raziskovalni področji, ki se zelo hitro razvijata. V vseh naštetih področjih obstaja mnogo odprtih vprašanj v zvezi z izvorom teh izjemno energetskih dogodkov proizvedenih v močnih gravitacijskih poljih kompaktnih objektov (t.j. nevtronskih zvezd in črnih lukenj), ki povezujejo različna področja od visoko-energijske fizike in splošne relativnosti do zvezdne evolucije in zvezdne dinamike v središčnih delih galaksij.
Kot člani večih ključnih mednarodnih kolaboracij (Swift, Gaia, ENGRAVE, Rubin LSST) uporabljamo mrežo teleskopov širom Zemljine oble za izvedbo t.i. sledilnih (follow-up) opazovanj zgoraj omenjenih vrst tranzientov. Optične podatke uporabljamo v kombinaciji s podatki (dosegljivimi javno ali preko kolaboracij) v različnih valovnih dolžinah za izgradnjo širše, več-valovne slike tranzientnih dogodkov in za določanje njihove astrofizikalne narave in lastnosti. Opazovanja analiziramo in modeliramo z obstoječimi in novimi teoretičnimi modeli. V primeru TDEjev pomembno prispevamo k projektu Rubin LSST in definiciji njegove opazovalne strategije ter razvijamo hidrodinamske modele in kode v sodelovanju s svetovno najboljšimi eksperti za astrofizikalno relativistično -hidrodinamiko. Tako združujemo opazovalni in teoretični pristop.
Vir financiranja
Javna agencija Republike Slovenije za raziskovalno dejavnost (ARRS)
Povezava: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/18224
Obdobje: 1. 9. 2020 - 31. 8. 2023
Sestava skupine:
dr. Andreja Gomboc - https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/9075
dr. Gabrijela Zaharijas - https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/36323
dr. Katja Bučar Bricman - https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/46835
Taj Jankovič - https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/50013
dr. Mile Karlica - https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/50936
dr. Pavel Efremov - https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/50937
Faze projekta:
A. Študij dogodkov plimskih raztrganj zvezd - Tidal Disruption Events (TDE) - v teku
- izvajamo numerične simulacije, sodelujemo pri pridobivanju opazovalnih podatkov, vodimo modeliranje opazovanj plimskih raztrganj zvezd za Rubin-LSST, razvili smo TDE metriko za oceno opazovalnih strategij.
B. Študij izbruhov sevanja gama - Gamma Ray Bursts (GRB) - v teku
- izvajamo opazovanja in interpretacijo izbruhov sevanja gama, sodelujemo pri pripravi misije Evropske vesoljske agencije THESEUS, ki bo namenjena detekciji izbruhov sevanja gama.
C. Študij dogodkov gravitacijskih valov - Gravitational Wave Events (GWEs) - v teku
- v obdobju delovanja gravitacijskih detektorjev prejemamo GWE alarme in sodelujemo pri sledilnih opazovanjih za iskanje in študij lastnosti elektromagnetnih dvojnikov GWE.
Znanstvene objave:
[1] Jankovič, Gomboc. Relativistic tidal disruptions of stars with realistic density profiles. V: European Astronomical Society [also] EAS 2021 : Annual Meeting : June 28th - July 2nd, 2021, [COBISS.SI-ID 69975043]
[2] Jankovič, Gomboc. Hitrost vračanja snovi pri relativističnih plimskih raztrganjih zvezd. V: 12. konferenca fizikov v osnovnih raziskavah : zbornik povzetkov : Terme Čatež, 11. november 2022. [COBISS.SI-ID 129676291]
[3] Jankovič, Gomboc. The mass fallback rate of the debris in relativistic stellar tidal disruption events. Poslano v objavo v The Astrophysical Journal.
[4] Jankovič, Bonnerot, Gomboc. Spin-induced offset stream self-crossing shocks in tidal disruption events. V pripravi
[5] Petrushevska et al. The rise and fall of the iron-strong nuclear transient PS16dtm. Sprejeto v objavo v Astronomy&Astrophysics, https://arxiv.org/abs/2211.17097
[6] Hodgkin et al. Gaia early data release 3 : Gaia photometric science alerts. Astronomy & Astrophysics. 2021, 652, 1-25. [COBISS.SI-ID 83021059].
[7] Bricman, Gomboc. Tidal disruption events in the Vera C. Rubin LSST Survey : detection rates and identification prospects as a function of observing strategy. V: European Astronomical Society [also] EAS 2021 : Annual Meeting : June 28th - July 2nd, 2021 [COBISS.SI-ID 69973763]
[8] Gomboc. Observing tidal disruption events with Vera Rubin Observatory LSS. V: Growing black holes : accretion and mergers : Kathmandu, 2022, May 15-20, 2022. [COBISS.SI-ID 110226691]
[9] Gomboc. Observing tidal disruption events with Rubin LSST. V: Rubin Observatory LSST@Europe4 : Shaping the European contribution to LSST : Rome, Italy, October 24-28 2022. [COBISS.SI-ID 129916419]
[10] Bricman. Tidal disruption events seen through the eyes of Vera C. Rubin Observatory : dissertation. Nova Gorica: [2021. [COBISS.SI-ID 91747843]
[11] Hambleton et al. Rubin Observatory LSST Transients and Variable Stars Roadmap. https://arxiv.org/abs/2208.04499
[12] Breivik et al. From Data to Software to Science with the Rubin Observatory LSST. https://arxiv.org/abs/2208.02781
[13] Gomboc. The status of Slovenian in-kind contribution. V: The 2nd Plitvice Regional LSST Workshop : Oct. 10-13, 2022. [COBISS.SI-ID 129926915]
[14] Shrestha et al. GRB 191016A : a highly collimated gamma-ray burst jet with magnetized energy injection. Monthly notices of the Royal Astronomical Society. 2022, 509, 5964-5973 [COBISS.SI-ID 91643651].
[15] Marongiu et al. Radio data challenge the broadband modelling of GRB 160131A afterglow. Astronomy & astrophysics. 2021, 1-33 COBISS.SI-ID 87734787].
[16] Jordans-Mitjans et al. Coherence scale of magnetic fields generated in early-time forward shocks of GRBs. Monthly notices of the Royal Astronomical Society. 2021, 505, 2662-2674 [COBISS.SI-ID 67387651].
[17] Shrestha et al. Polarimetry and photometry of gamma-ray bursts afterglows with RINGO3. Monthly notices of the royal astronomical society. 2022, 516, 1584-1600 [COBISS.SI-ID 126722563].
[18] Tanvir et al. Exploration of the high-redshift universe enabled by THESEUS. Experimental astronomy. 2021, 52, 219–244, [COBISS.SI-ID 83046915].
[19] Ciolfi et al. Multi-messenger astrophysics with THESEUS in the 2030s. Experimental astronomy. 2021, 52, 245-275, [COBISS.SI-ID 83059459].
[20] Rosati et al. Synergies of THESEUS with the large facilities of the 2030s and guest observer opportunities. Experimental astronomy. 2021, 52, 407–437 [COBISS.SI-ID 83036419].
[21] Jordana-Mitjans et al. A short gamma-ray burst from a protomagnetar remnant. The Astrophysical journal. 2022, 939, 1-17, [COBISS.SI-ID 129912067].