Abstract The milestone discovery of GW170817-GRB 170817A-AT 2017gfo has shown that gravitational waves (GWs) could be produced during the merger of a neutron star–neutron star/black hole and that in electromagnetic (EM) waves, a gamma-ray burst (GRB) and a kilonova (KN) are generated in sequence after the merger. Observationally, however, EM properties before the merger phase are still unclear. Here we report a peculiar precursor in a KN-associated long-duration GRB 211211A, providing evidence of the EM before the merger. This precursor lasts ∼0.2 s, and the waiting time between the precursor and the main burst is ∼1 s, comparable to that between GW170817 and GRB 170817A. The spectrum of the precursor could be well fit with a nonthermal cutoff power-law model instead of a blackbody. In particular, a ∼22 Hz quasiperiodic oscillation candidate (∼3 σ ) is detected in the precursor. These temporal and spectral properties indicate that this precursor is probably produced by a catastrophic flare accompanied with magnetoelastic or crustal oscillations of a magnetar in a binary compact merger. The strong magnetic field of the magnetar can also account for the prolonged duration of GRB 211211A. However, it poses a challenge to reconcile the rather short lifetime of a magnetar with the rather long spiraling time of a binary neutron star system only by the GW radiation before the merger.

Abstract Gamma-ray bursts (GRBs) are believed to launch relativistic jets, which generate prompt emission by internal processes, and produce long-lasting afterglows by driving external shocks into the surrounding medium. However, how the jet powers the external shock is poorly known. The unprecedented observations of the keV–MeV emission with Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor and the TeV emission with LHAASO of the brightest-of-all-time GRB 221009A offer a great opportunity to study the prompt-to-afterglow transition and the impact of jet on the early dynamics of external shock. In this Letter, we find that the cumulative light curve of keV–MeV emission could well fit the rising stage of the TeV light curve of GRB 221009A, with a time delay, 4.45 − 0.26 + 0.26 s, of TeV emission. Moreover, both the rapid increase in the initial stage and the excess from about T ref + 260 s to 270 s in the TeV light curve are tracking the light-curve bumps in the prompt keV–MeV emission. The close relation between the keV–MeV and TeV emission reveals the continuous energy injection into the external shock. Assuming an energy injection rate exactly following the keV–MeV flux of GRB 221009A, including the very early precursor, we build a continuous energy injection model where the jet Lorentz factor is derived from the TeV time delay, and the TeV data are well fitted, with the TeV excesses interpreted by inverse-Compton scatterings of the inner-coming prompt emission by the energetic electrons in external shock.

Abstract Type I gamma-ray bursts (GRBs) are believed to originate from compact binary mergers usually with a duration of main emission less than 2 s. However, recent observations of GRB 211211A and GRB 230307A indicate that some merger-origin GRBs could last much longer. Since they show strikingly similar properties (indicating a common mechanism), which are different from the classic “long”-short burst (e.g., GRB 060614), we find they form an interesting subclass of type I GRBs, and we suggest to name them as type IL GRB. We find that the prompt emission of type IL GRB is composed of three episodes: (1) a precursor followed by a short quiescent (or weak emission) period, (2) a long-duration main emission, and (3) an extended emission. With this burst pattern, a good candidate, GRB 170228A, was found in the Fermi/Gamma-ray Burst Monitor archive data. Temporal and spectral analyses indeed show that GRB 170228A falls in the same group with GRB 211211A and GRB 230307A in many diagnostic figures. Thus, this burst pattern could be a good reference for rapidly identifying type IL GRBs and very helpful for conducting low-latency follow-up observation. We estimated the occurrence rate and discussed the physical origins and implications for the three emission episodes of type IL GRBs. Our analysis suggests the premerger precursor model, especially the magnetar super flare model, is more favored for type IL GRBs. More observations in multiwavelength and multimessenger are required to deepen our understanding of this subclass of GRB.

HERMES (High Energy Rapid Modular Ensemble of Satellites) Pathfinder is a space-borne mission based on a constellation of six nano-satellites flying in a low-Earth orbit (LEO). The 3U CubeSats, to be launched in early 2025, host miniaturized instruments with a hybrid Silicon Drift Detector/GAGG:Ce scintillator photodetector system, sensitive to X-rays and gamma-rays in a large energy band. HERMES will operate in conjunction with Australian Space Industry Responsive Intelligent Thermal (SpIRIT) 6U CubeSat, launched in December 2023. HERMES will probe the temporal emission of bright high-energy transients such as Gamma-Ray Bursts (GRBs), ensuring a fast transient localization in a field of view of several steradians exploiting the triangulation technique. HERMES intrinsically modular transient monitoring experiment represents a keystone capability to complement the next generation of gravitational wave experiments. In this paper we outline the scientific case, development and programmatic status of the mission.

Abstract The gamma-ray burst (GRB) event GRB 221009A was the brightest event that has ever been detected to date. Owing to its unexpected brightness, the temporal and/or spectral information of the prompt emission cannot be accurately measured by many satellites (with the only exception of GECAM-C), since they suffered from significant pulse pileup and data saturation effects. Similarly, the X45 solar flare event occurring on 2003 November 4 saturated space-borne X-ray detectors, and it was through ground-based measurements of very low-frequency (VLF) signals that the magnitude of this event was determined, since VLF signals are particularly sensitive to the disturbance on the D -region ionosphere caused by low-energy photons. Therefore, in this study, we first report measurements of VLF signals from the JJI and VTX transmitter as recorded in Shiyan, China, when GRB 221009A occurred. The amplitude change was ∼1.25 and ∼2.31 dB for the JJI and VTX transmitter, respectively. Using a suite of well-validated models, we have further simulated the influence on the D -region ionosphere induced by low-energy photons (<100 keV) of GRB 221009A. Compared with the pre-GRB condition, the electron density was enhanced by 39.75% and 626.61% at 60 and 70 km altitude for the VTX-SYS path and 39.73% and 621.11% at 60 and 70 km altitude for the JJI-SYS path, respectively, with the altitude of notable electron density change being as low as ∼30 km. Moreover, we have compared modeling results of VLF signal change with our measurements during GRB 221009A. The good agreements obtained in terms of amplitude change and overall trend validate the fluxes and spectra of GRB 221009A at low energies (<20 keV) as measured by GECAM-C.