Gamma-Ray Bursts (GRBs) are extra-galactic and extremely energetic transient emissions of gamma rays, which are thought to be associated with the death of massive stars or the merger of compact ...objects in binary systems. Their huge luminosities involve the presence of a newborn stellar-mass black hole emitting a relativistic collimated outflow, which accelerates particles and produces non-thermal emissions from the radio domain to the highest energies. In this article, I review recent progresses in the understanding of GRB jet physics above 100 MeV, based on Fermi observations of bright GRBs. I discuss the physical implications of these observations and their impact on GRB modeling, and I present some prospects for GRB observation at very high energies in the near future.
Les sursauts gamma sont des phénomènes explosifs extrêmement énergétiques et des émissions transitoires de rayonnement gamma d'origine extra-galactique. Ils sont associés à la fin de vie d'étoiles massives ou à la fusion d'objets compacts d'un même système binaire. Leur grande luminosité implique la présence d'un trou noir de masse stellaire nouvellement formé émettant un écoulement relativiste collimaté qui accélère les particules et produit une émission non thermique du domaine radio jusqu'aux plus hautes énergies. Dans cet article, je passe en revue les progrès récents dans la compréhension de la physique des jets de sursauts gamma au-dessus de 100 MeV, sur la base d'observations de sursauts brillants avec Fermi. Je discute les implications physiques immédiates de ces observations et leurs conséquences sur la modélisation, et je présente les perspectives pour l'observation de sursauts gamma aux très hautes énergies dans les années à venir.
Abstract
At redshift
z
= 4.618, GRB 220101A is the most distant gamma-ray burst (GRB) detected by Fermi/LAT to date. It is also a very energetic event, with an equivalent isotropic energy of 3.6 × 10
...54
erg. We jointly analyzed the Fermi/GBM and LAT observations of GRB 220101A with two independent approaches and found a significant spectral break at sub-100 MeV energies during the prompt emission. The fast variability of the emission suggests that this spectral attenuation is caused by internal opacity to pair creation. Regardless of the nature of the emission processes assumed in the spectral analysis, we infer a moderate value for the jet Lorentz factor, Γ ∼ 110, and find that all of the high-energy emission was produced above and near the photosphere, at a distance of ∼10
14
cm from the central engine. We compare these results with the four other LAT-detected GRBs with similar properties.
Observations of Gamma-ray Bursts with the Fermi Large Area Telescope Longo, Francesco; Vianello, Giacomo; Omodei, Nicola ...
Nuclear instruments & methods in physics research. Section A, Accelerators, spectrometers, detectors and associated equipment,
04/2014, Volume:
742
Journal Article
Peer reviewed
The Fermi observatory, with its Gamma-ray Bursts Monitor (GBM) and Large Area Telescope (LAT), is observing Gamma-ray Bursts (GRBs) with a very large spectral coverage and unprecedented sensitivity, ...from ~10keV to >300GeV. In the first 3 years of the mission it observed emission above 100MeV from 35GRBs. In this paper we review the main results obtained on such a sample, highlighting also the relationships with the low-energy spectral and temporal features (as measured by the GBM). Some recent results on high energy photons from GRBs obtained with the preliminary Pass 8 new event-level reconstruction will be discussed.
The Fermi view of gamma-ray bursts Piron, Frédéric; Connaughton, Valerie
Comptes rendus. Physique,
04/2011, Volume:
12, Issue:
3
Journal Article
Peer reviewed
Open access
Since its successful launch in June 2008, the
Fermi Gamma-ray Space Telescope has made important breakthroughs in the understanding of the Gamma-Ray Burst (GRB) phenomenon. The combination of the GBM ...and the LAT instruments on-board the
Fermi observatory has provided a wealth of information from its observations of GRBs over seven decades in energy. We present brief descriptions of the
Fermi instruments and their capabilities for GRB science, and report highlights from
Fermi observations of high-energy prompt and extended GRB emission. The main physical implications of these results are discussed, along with open questions regarding GRB modeling. We emphasize future synergies with ground-based Čerenkov telescopes at the time of the SVOM mission.
Depuis sa mise en orbite en juin 2008, le télescope spatial
Fermi a permis des avancées remarquables dans la compréhension des sursauts gamma. La moisson de résultats obtenus par
Fermi a été rendue possible par la combinaison des instruments à bord de lʼobservatoire, le GBM et le LAT, couvrant un domaine spectral sʼétendant sur plus de sept ordres de grandeur en énergie. Nous résumons les caractéristiques des deux instruments et leurs capacités pour la détection et lʼétude des sursauts gamma, passons en revue les résultats les plus marquants, et présentons leurs implications physiques immédiates. Après un rapide examen des questions soulevées par ces observations et des enjeux théoriques futurs, nous discutons les synergies observationnelles avec les télescopes qui seront opérationnels aux très hautes énergies à lʼère de la mission SVOM.
At redshift z = 4.618, GRB 220101A is the most distant gamma-ray burst (GRB) detected by Fermi/LAT to date. It is also a very energetic event, with an equivalent isotropic energy of ...\(3.6\times10^{54}\) erg. We jointly analyzed the Fermi/GBM and LAT observations of GRB 220101A with two independent approaches and found a significant spectral break at sub-100 MeV energies during the prompt emission. The fast variability of the emission suggests that this spectral attenuation is caused by internal opacity to pair creation. Regardless of the nature of the emission processes assumed in the spectral analysis, we infer a moderate value for the jet Lorentz factor, \(\Gamma\sim110\), and find that all of the high-energy emission was produced above and near the photosphere, at a distance of \(\sim10^{14}\) cm from the central engine. We compare these results with the four other LAT-detected GRBs with similar properties.
It is widely believed that dark matter exists within galaxies and clusters of galaxies. Under the assumption that this dark matter is composed of the lightest, stable supersymmetric particle, assumed ...to be the neutralino, the feasibility of its indirect detection via observations of a diffuse gamma-ray signal due to neutralino annihilations within M31 is examined. To this end, first the dark matter halo of the close spiral galaxy M31 is modelled from observations, then the resultant gamma-ray flux is estimated within supersymmetric model configurations. We conclude that under favourable conditions such as the rapid accretion of neutralinos on the central black hole in M31 and/or the presence of many clumps inside its halo with
r
−3/2 inner profiles, a neutralino annihilation gamma-ray signal is marginally detectable by the ongoing collaboration CELESTE.
Après un rappel des principaux enjeux de l'astronomie y des hautes énergies, l'imageur C.A.T. ("Cerenkov Array at Thémis") est présenté, l'accent étant mis sur les résultats récents de calibration, ...qui est un aspect particulièrement délicat des détecteurs à effet Tcherenkov atmosphérique: aucune calibration directe n'étant possible, la maîtrise du télescope doit passer par une confrontation constante des résultats obtenus sur la base de modélisations numériques et de données réelles, dont celles prises sur la source de référence qu'est la nébuleuse du Crabe. Au fil de leur présentation, les procédures d'extraction du signal gamma et de reconstruction de spectres sont ainsi testées et validées. Les résultats d'observation des blazars Markarian 501 et Markarian 421 sont ensuite exposés: une corrélation entre l'émission de rayons X (> keV) et de gamma au TeV est établie pour ces deux sources; au TeV, une rapide variabilité est observée, parfois à l'échelle de l'heure pour Markarian 421; Markarian 501 apparaît cependant plus extrême: son maximum de puissance est atteint vers 500 GeV, et un durcissement spectral est mis en évidence lors des sursauts les plus intenses. Tous ces résultats consolident la séquence spectrale récemment proposée pour unifier la classe des blazars; ils suggèrent une zone d'émission très compacte (N10-3 parsec), se propageant à vitesse relativiste à la base des jets radio de ces objets, et contenant une unique population d'électrons responsables de l'émission non thermique observée sur un large domaine de longueur d'onde. Un modèle de type Synchrotron Self-Compton est appliqué avec succès aux données prises sur Markarian 501 en Avril 1997. Enfin, la recherche de signal en provenance de 20 autres blazars candidats au TeV est entreprise, et aboutit à une limite supérieure à l'émission gamma de chacun d'eux.
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