Study of gamma-ray bursts with robotic telescopes

Abstract

Esta tesis se compone en gran medida de los resultados seleccionados que he obtenido o trabajado durante los ultimos diez anos. Los GRBs son unos fenomenos mas energeticos del Unverso, consecuencia en la mayor parte de a formacion de un agujero negro en galaxias remotas. Seis de los capitulos que componen esta tesis contienen estudios de GRBs individuales, un capitulo detalla los resultados de BOOTES en la ultima decada y el ultimo capitulo es de caracter mas tecnico para el espectrografo COLORES, desarrollado por el docrorando. GRB 051028 fue una explosion descubierta por HETE-2, observada tambien por Swift-XRT. La postluminiscencia optica fue descubierta por el autor en las imagenes tomadas por el telescopio de 2.0 m HCT en el Himalaya. Basandonos en la combinacion de los datos opticos y los datos de rayos X, llegamos a la conclusion de que el motivo para la baja emision en el optico no es la absorcion extra en la galaxia anfitriona, sino mas bien el alto corrimiento rojo (redshift) del GRB. La no deteccion de la galaxia anfitriona a R = 25.1 tambien es consistente con la explosion que surgio a alto corrimiento rojo, compatible con el publicado pseudo z de 3.7 ± 1.8. GRB 060117 fue uno de los estallidos mas brillantes (tanto opticamente como de rayos gamma) que se hayan detectado. El telescopio robotico FRAM en Argentina obtuvo datos opticos unicos que muestran un pico de brillo R = 10.1 mag y una caida de flujo inesperadamente rapida. Presentamos una interpretacion que utiliza el parametro de distribucion de electrones relativamente alto p ~ 3.0 y que proporciona una sencilla solucion para el decaimiento rapido general de esta transicion optica a una transicion entre las dos ondas de choque (``forward shock'' y ``reverse shock''). Para el GRB 060904B se dispone de una curva de luz optica muy interesante gracias a nuestros datos de alta resolucion obtenidos con el telescopio de 1.5 m del OSN en Espana. Permite testear los distintos escenarios contemplados en el modelo bola de fuego. Se pueden observar variaciones con alta resolucion y la curva de luz no encaja bien con el modelo de las inyecciones de energia. GRB 080413A es un GRB observado por BOOTES-1B solo 40 s tras la emision de rayos gamma. Utilizamos la curva de luz de modelado para proponer el escenario mas probable. Ademas, este GRB parece haber sucedido en una galaxia masiva y luminosa, la cual estudiamos espectroscopicamente. La tasa de formacion de estrellas se deriva tanto de la linea Ly-alpha como del continuo UV. Una comparacion con un conjunto existente de galaxias anfitrionas muestra que es una de las galaxias mas pobres en metales y una de las mas brillantes que albergan un GRB. GRB 080603B fue una explosion observada en distintos filtros por ambos BOOTES-1B y BOOTES-2. Podemos estudiar su distribucion espectral espectral asi como un cambio de pendiente en la curva de luz que sucedido durante nuestra observacion. Nuestro ajuste de los datos obtenidos ofrece un decaimiento con parametros alpha_2 = 1.23 ± 0.22 y beta = -0.53 ± 0.06, lo que sugiere una expansion fria y lenta en un viento estelar, tras el colapso grvitacional de la estrella progenitora. GRB 080605 era un GRB detectado por BOOTES-1B y BOOTES-2. BOOTES detecta un relativamente alto indice de decaimiento alpha = 1.27 durante los primeros 10 minutos despues del estallido, en contraste con otros observatorios, que observaron la emision optica mas tarde, entre El penultimo capitulo es un resumen de todos los GRBs observados con exito por BOOTES-1B y BOOTES-2. Se presenta un total de 71 observaciones y 21 detecciones. Los seguimientos por BOOTES-1B durante el periodo 2005 - 2008 tuvieron una atencion especial, y la estadistica mas detallada se utilizo para estudiar la eficiencia del sistema. Este trabajo de tesis concluye con un capitulo dedicado al espectrografo COLORES desarrollado por este doctorando para BOOTES-2. Con un enfoque mas tecnico mostrando un primer resultado cientifico lo que prueba la