The Astrophysical Journal Letters (Jan 2023)
Observation of Anomalous Electron Fluxes Induced by GRB221009A on CSES-01 Low-energy Charged Particle Detector
- R. Battiston,
- C. Neubüser,
- F. M. Follega,
- R. Iuppa,
- V. Vitale,
- R. Ammendola,
- D. Badoni,
- S. Bartocci,
- A. Bazzano,
- S. Beolè,
- I. Bertello,
- W. J. Burger,
- D. Campana,
- A. Cicone,
- P. Cipollone,
- S. Coli,
- L. Conti,
- A. Contin,
- M. Cristoforetti,
- G. D’Angelo,
- F. De Angelis,
- C. De Donato,
- C. De Santis,
- P. Diego,
- A. Di Luca,
- E. Fiorenza,
- G. Gebbia,
- A. Lega,
- M. Lolli,
- B. Martino,
- M. Martucci,
- G. Masciantonio,
- M. Mergè,
- M. Mese,
- A. Morbidini,
- F. Nuccilli,
- F. Nozzoli,
- A. Oliva,
- G. Osteria,
- E. Papini,
- F. Palma,
- F. Palmonari,
- A. Parmentier,
- B. Panico,
- S. Perciballi,
- F. Perfetto,
- A. Perinelli,
- P. Picozza,
- M. Piersanti,
- M. Pozzato,
- G. Rebustini,
- D. Recchiuti,
- E. Ricci,
- M. Ricci,
- J. Rodi,
- A. Russi,
- S. B. Ricciarini,
- Z. Sahnoun,
- U. Savino,
- V. Scotti,
- X. Shen,
- A. Sotgiu,
- R. Sparvoli,
- S. Tofani,
- P. Ubertini,
- N. Vertolli,
- V. Vilona,
- U. Zannoni,
- Z. Zeren,
- S. Zoffoli,
- P. Zuccon
Affiliations
- R. Battiston
- ORCiD
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy
- C. Neubüser
- ORCiD
- TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- F. M. Follega
- ORCiD
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy; TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- R. Iuppa
- ORCiD
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy
- V. Vitale
- ORCiD
- University of Rome , Tor Vergata, I-38123 Rome, Italy
- R. Ammendola
- ORCiD
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- D. Badoni
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- S. Bartocci
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- A. Bazzano
- ORCiD
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- S. Beolè
- ORCiD
- Università di Torino , Via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- I. Bertello
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- W. J. Burger
- TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- D. Campana
- ORCiD
- INFN—Sezione di Napoli , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy
- A. Cicone
- University of L’Aquila , Via Vetoio, I-67100, L’Aquila, Italy
- P. Cipollone
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- S. Coli
- INFN—Sezione di Torino , Via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- L. Conti
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy; Uninettuno University , C.so Via Emanuele II, 39, I-00186, Rome, Italy
- A. Contin
- Università di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy
- M. Cristoforetti
- ORCiD
- Fondazione Bruno Kessler , Via Sommarive 18, I-38123 Povo, Italy
- G. D’Angelo
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- F. De Angelis
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- C. De Donato
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- C. De Santis
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- P. Diego
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- A. Di Luca
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy
- E. Fiorenza
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- G. Gebbia
- ORCiD
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy; TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- A. Lega
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy; TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- M. Lolli
- INFN—Sezione di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy
- B. Martino
- CNR , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- M. Martucci
- ORCiD
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- G. Masciantonio
- ORCiD
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- M. Mergè
- Italian Space Agency , Via del Politecnico, I-00133 Rome, Italy
- M. Mese
- INFN—Sezione di Napoli , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy; Università degli Studi di Napoli Federico II , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy
- A. Morbidini
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- F. Nuccilli
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- F. Nozzoli
- TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- A. Oliva
- Università di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy
- G. Osteria
- ORCiD
- INFN—Sezione di Napoli , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy
- E. Papini
- ORCiD
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- F. Palma
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- F. Palmonari
- ORCiD
- Università di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy
- A. Parmentier
- ORCiD
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- B. Panico
- INFN—Sezione di Napoli , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy; Università degli Studi di Napoli Federico II , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy
- S. Perciballi
- Università di Torino , Via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- F. Perfetto
- INFN—Sezione di Napoli , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy
- A. Perinelli
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy
- P. Picozza
- University of Rome , Tor Vergata, I-38123 Rome, Italy
- M. Piersanti
- ORCiD
- University of L’Aquila , Via Vetoio, I-67100, L’Aquila, Italy
- M. Pozzato
- INFN—Sezione di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy
- G. Rebustini
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- D. Recchiuti
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- E. Ricci
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy; TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- M. Ricci
- INFN—LNF , Via E. Fermi, 54, I-00044 Frascati (RM), Italy
- J. Rodi
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- A. Russi
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- S. B. Ricciarini
- IFAC-CNR , Via Madonna del Piano, 10, I-50019 Sesto Fiorentino (FI), Italy
- Z. Sahnoun
- Università di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy; INFN—Sezione di Bologna , Viale Berti Pichat 6/2, I-40127 Bologna, Italy
- U. Savino
- ORCiD
- Università di Torino , Via P. Giuria 1, I-10125 Torino, Italy
- V. Scotti
- ORCiD
- INFN—Sezione di Napoli , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy; Università degli Studi di Napoli Federico II , Via Cintia, I-80126, Naples, Italy
- X. Shen
- National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, People's Republic of China
- A. Sotgiu
- INFN—Sezione di Roma Tor Vergata , Via della Ricerca Scientifica 1, I-00133, Rome, Italy
- R. Sparvoli
- ORCiD
- University of Rome , Tor Vergata, I-38123 Rome, Italy
- S. Tofani
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- P. Ubertini
- ORCiD
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- N. Vertolli
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- V. Vilona
- ORCiD
- TIFPA-INFN , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy ; [email protected]
- U. Zannoni
- INAF-IAPS , Via Fosso del Cavaliere 100, I-00133, Rome, Italy
- Z. Zeren
- National Institute of Natural Hazards , Ministry of Emergency Management of China, Beijing 100085, People's Republic of China
- S. Zoffoli
- Italian Space Agency , Via del Politecnico, I-00133 Rome, Italy
- P. Zuccon
- ORCiD
- University of Trento , Via Sommarive 14, I-38123 Trento, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3847/2041-8213/acc247
- Journal volume & issue
-
Vol. 946,
no. 1
p. L29
Abstract
High-energy, long gamma-ray bursts (GRBs) can be generated by the core collapse of massive stars at the end of their lives. When they happen in the close-by universe they can be exceptionally bright, as seen from the Earth in the case of the recent, giant, long-lasting GRB221009A. GRB221009A was produced by a collapsing star with a redshift of 0.152: this event was observed by many gamma-ray space experiments, which also detected an extraordinary long gamma-ray afterglow. The exceptionally large fluence of the prompt emission of about 0.013 erg cm ^−2 illuminated a large geographical region centered on India and including Europe and Asia. We report in this paper the observation of sudden electron flux changes correlated with GRB221009A and measured by the HEPP-L charged particle detector on board the China Seismo-Electromagnetic Satellite, which was orbiting over Europe at the time of the GRB event. The time structure of the observed electron flux closely matches the very distinctive time dependence of the photon flux associated with the main part of the emission at around 13:20 UTC on 2022 October 9. To test the origin of these signals, we set up a simplified simulation of one HEPP-L subdetector: the results of this analysis suggest that the signals observed are mostly due to electrons created within the aluminum collimator surrounding the silicon detector, providing real-time monitoring of the very intense photon fluxes. We discuss the implications of this observation for existing and forthcoming particle detectors on low Earth orbits.
Keywords