Wyniki i perspektywy eksperymentu “Pi of the Sky”

grb.fuw.edu.pl

Wyniki i perspektywy eksperymentu “Pi of the Sky”

Wyniki i perspektywy

eksperymentu

“Pi of the Sky”

Marcin Sokołowski

owski

Seminarium Doktoranckie IPJ

16 – I - 2007


Co to jest “Pi of the Sky” ?

eksperyment astrofizyczny, prowadzący ciągłe obserwacje

dużego wycinka nieba w paśmie optycznym

w krótkich skalach czasowych ( zdjęcia z czasem

naświetlania 10 sec )

farma małych teleskopów optycznych ( robotów )

o duzym polu widzenia ( 20˚ x 20˚ każda )

w pełni automatyczny system, posiadający własne

algorytmy wykrywania ciekawych obiektów i reagujący

na zewnętrzne alerty

trigger dla innych eksperymentów


Motywacja

obserwowanie szybkozmiennych zjawisk astrofizycznych

o skalach czasowych ≥10 sec.

Gamma Ray Bursts

monitorowanie zmienności optycznej blazarów i AGN-ów

Wszelkie zjawiska którym towarzyszą rozbłyski optyczne,

np :

wybuchy gwiazd supernowych , wybuchy gwiazd nowych

badanie gwiazd zmiennych ( δT ≥ 10sec )

wszelkie inne również mile widziane


Gamma Ray Bursts ( GRB )

Krótkie impulsy promieniowania gamma pochodzące

Odkryte w 1967 przez amerykańskie satelity VELA

Rozkład izotropowy na niebie

Częstość 2-3 dziennie na całej sferze niebieskiej

Najbardziej energetyczne procesy we wszechświecie

po poprawieniu na kolimacje emisji E LONG

~10 51 erg

( 30 mld lat świecenia Słońca ), E SHORT

~10 49 erg

Obserwacje odpowiedników optycznych ( od 1996 )

potwierdziły pozagalaktyczne pochodzenie ( z MAX

=6.29

odpowiada to 12.8 mld lat )


Rozkład izotropowy na niebie


Dwie klasy błysków długie ( T 90

>2 sec ) i krótkie

( T 90


Długie błyski ze SWIFT-a

100s

45s

19s

50s ?


Krótkie błyski ze SWIFT-a

0.128s

2 s

0.8s

0.4s


JET OPENING ANGLE ~ few degrees

Synchrotron radiation and SSC


Jak najprawdopodobniej powstają

optyczne odpowiedniki ?

Klasyczne poświaty ( ang. afterglow ) powstają w wyniku

tzw. “external shock” czyli zderzenia sie strumienia

wyrzuconej materii z ośrodkiem międzygwiezdym

„Prompt emission”, uważa się że powstaje w wyniku

“internal shock” , czyli zderzeń pomiedzy “paczkami”

mterii wyrzuconymi w różnym czasie z różnymi Γ

Wiele czynników może determinować i w którym

momencie po GRB mamy jasną poświatę, np gęstość

ośrodka międzygwiezdnego


RAPTOR-S 40cm

Część RAPTOR wysokoenergetyczna i

optyczna są skorelowane

=> z tego samego źródła

18.6 m


TAROT

Część wysokoenergetyczna i optyczna nie są skorelowane


ROTSE

Część wysokoenergetyczna i optyczna nie są skorelowane

GRB 990123


Dlaczego badać GRB ?

Są ciekawe same w sobie jako najbardziej energetyczne

ze znanych procesów we wszechświecie

Kosmologia , do wyznaczania odległości we wszechświecie

są potrzebne “świece standardowe” , czyli obiekty o

możliwej do wyznaczenia jasności bezwzględnej.

Są pewne związki ( np. E PEAK

vs E ISO

) , które wskazują

że GRB mogą nimi być

Przy ich pomocy można będzie sięgać na krańce

wszechświata ( w tej chwili z MAX

= 6.29 )

Możliwe, że są źródłem wysokoenergetycznych CR oraz

neutrin


Obserwacje optyczne w erze SWIFTA

Kiedyś poświaty optyczne obserwowano dni w

najlepszym razie godziny po błysku

Aktualnie dzięki satelicie SWIFT i teleskopom

robotom sekundy/minuty po błysku

Pierwsze obserwacje

optyczne krótkich

GRB

Co można

poprawić ?

Rozdzielczość czasową

Czas reakcji

Orphaned Afterglows ?


kluczowe do obserwacji tego typu procesów : szybki czas reakcji

na alert , ale zawsze będzie >0 !

dobra czasowa zdolność rozdzielcza , przynajmniej rzędu sekund

Nasze podejście

to ciągłe obserwacje

dużego wycinka nieba

Przynajmniej takiego

jak pole widzenia satelity

SWIFT ( wkrótce GLAST )

Każdy błysk

zarejestrowany

przez niego będzie

od razu w naszym polu

widzenia

START PEŁNEGO

SYSTEMU 2 x 16

KAMER PLANOWANY

NA 2007 ROK


Działa od czerwca 2004 w Las

Campanas Observatory ( LCO )

praktycznie w pełni

automatycznie

Prototyp w LCO

kamery na montażu

paralaktycznym działające w

koincydencji

Kamery zaprojektowane i

wykonane przez nasz zespół

Pole widzenia 20˚ x 20˚ , po

upgradzie optyki w 2006-V

m

Zasięg na 10s zdjęciu ~11 , 20

posumowanych ~13 m

System katalogowania pomiarów

w bazie danych na bieżąco z

możliwości ą udostępniania danych

system ostrzegający szychterów

o problemach z systemem

Algorytmy wykrywające błyski

optyczne i nagłe pojaśnienia

gwiazd on-line i off-line


Minimalna odległość od Ziemi jeśli to satelita 8285 km

Wyniki – krótkie błyski b

optyczne

150 błysków widocznych na 2 kamerach , ale tylko na

-1 0 +1

k2a

k2b


D CONE

= 138 mln km


8 błysków widocznych na 2 kolejnych klatkach, ale

tylko na jednej kamerze ( druga nie działała )

-1 0 +1 +2

Minimalna odległość od Ziemi jeśli to satelita D > 28300 km

Błysk w tej samej pozycji na 2 klatkach R > 26600 ( δt / α ) 2/3 [km]

w tym przypadku D > 140000 km

Brak potwierdzenia z innych eksperymentów

Niestety nie da się wykluczyć, że pochodzą od satelitów,

tylko paralaksa może na to poradzić


Automatyczne wykrycie rozbłysku gwiazdy rozbłyskowej

V* CN Leo , pojaśniała 100 razy od 13.5 m do 9 m

-1 0 +1 +2

+3 +4


Algorytmy off-line

Algorytm wykrywający pojaśnienia gwiazd, wykrył

automatycznie rozbłysk gwiazdy rozbłyskowej

GJ 3331A / GJ 3332

Suma 20 klatek δT ~ 240s Pojedyncze klatki 10s

2006-11-28

06:03:45


Wykrywanie nowych obiektów

Algorytm analizuje obiekty nowo dodane do katalogu

gwiazd , odrzuca tło od fluktuacji gwiazd, słabych gwiazd,

hot pixeli itd

2006-12-28 2006-12-29 2007-01-09 ( 11 klatek )

Planetoida Massalia

Na razie tylko przypadki tła od planetoid, ale pokazują że algorytm

działa poprawnie

System może posłużyć do wykrywania nowych “killer asteroid”


BLAZARY :

Obserwowaliśmy blazara 3C454.3 w fazie aktywności , osiągnął wtedy

jasność R=12 mag i był w zasięgu naszego detektora

– nasz rekord odległości z=0.859 ( 7.5 mld lat )

Było to opadające zbocze jego krzywej blasku, okazuje się, że maksimum

jasności nie było przez nikogo obserwowane !

Zmotywowało nas to do przyłączenia sie do kampanii obserwacyjnych

blazarów i AGN-ów takich jak GTN (Global Telescope Network ) i

WEBT ( Whole Earth Blazar Telescope )

GTN – sieć teleskopów związana z satelitą GLAST , mogą dodawać

obiekty które są śledzone podczas nocnych obserwacji


(Nie)Obserwacje GRB

GRB before GRB during GRB after GRB GCN

06 12 02 outside FOV >170s: >14.3 m 5891

06 09 08 outside FOV >12min > 12.5 m

06 07 19 outside FOV >65s: >12.8 m 5346

06 06 07 outside FOV >124s: >13.4 m 5241

05 06 07 outside FOV >60s: >12.5 m 3526

05 05 22 outside FOV >+75s: >11 m

X 050509C - outside FOV >+28min >13 m

G 050412 >11.5 m >11.0 m >11.5 m 3240

G 050326 11 m outside FOV 3146

G 050123 12 m daytime 2970

G 041217 - outside FOV >+30min:>11.5 m 2862

X 040916 12 m outside FOV >+17min: >13 m 2725

G 040825A 10 m > 10 m >+7s: > 9.5 m 2677

G 040812 - outside FOV >+20min: >12 m


Statystyka ...

W okresie 2004-07-01 do 2005-08-07 , GRB# = 89

apparatus

off

North

hemisphere

daytime

below

horizon

clouds

outside

FOV

1 18 40 8 4 16 2

inside

FOV

W okresie od 2006-06-01 , GRB# = 65

apparatus

off

North

hemisphere

daytime

below

horizon

clouds

outside

FOV

4 2 36 15 2 6 0

inside

FOV

Czas obserwacji znormalizowany do 4π wynosił około 2 dni

oczekiwana liczba GRB w polu widzenia ~ 4 – 6

2 błyski jest zgodne z oczekiwaniami


Czy π ma szansę zobaczyć GRB ?

Dzięki licznym teleskopom automatycznym i satelicie

SWIFT , wiadomo, że nie każdy GRB ma obserwowalny

odpowiednik optyczny nawet tuż po błysku

ROK SWIFT GRB# GRB optical counterpart observed

2004 3 1

2005 119 44

2006 110 63

TOTAL 232 109

Ile z tych optycznych odpowiednich zobaczyłby pełny system π ?

Liczby wczesnych OT ( T < 1 h ) :

# > 13 m

# > 15 m

( sure )

( optimistic )

# > 15 m , ale po ekstrapolacji do

czasu T=0

( quasi-optimistic )

# obserwowane przez SWIFT 3 20 15

Coinc ze SWIFT 2 lata ( ~1/4 ) 1 5 4

Jest to konserwatywne oszacowanie ( obszar T=0 jest praktycznie nie znany +

błyski krótkie )


Pełny system

Pokrycie 16 kamer ~2 steradiany

Dodatkowy teleskop do “follow-up” kiedy błysk jest słaby

Kilka(naście) znaczących naukowo obserwacji GRB rocznie

+ blyski krótkie

zupelnie prawie

nie obserwowane

More magazines by this user
Similar magazines