Poszukiwania optycznych odpowiedników błysków gamma. Marcin Sokołowski IPJ

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Poszukiwania optycznych odpowiedników błysków gamma. Marcin Sokołowski IPJ"

Leszek Zawadzki
7 lat temu
Przeglądów:

1 Poszukiwania optycznych odpowiedników błysków gamma Marcin Sokołowski IPJ

2 Plan Seminarium Błyski Gamma Odpowiednki błysków gamma ( ang. Afterglow ) Eksperymenty poszukujące afterglow-ów Eksperyment π οf the sky Algorytmy identyfikacji błysków Podsumowanie

3 Błyski Gamma ang. Gamma Ray Bursts ( GRB ) odkryte w 1967 roku przez satelity szpiegowskie USA krótkie ( s ) pulsy promieni gamma ( < 1 MeV ) pochodzące z punktowych źródeł na niebie pochodzenie pozagalaktyczne największe znane we wszechświecie kataklizmy o energii : erg/s = J/s = /s częstość : ~ 3 dziennie ( obserwowane kilka na miesiąc ) prawdopodobnie zwykle towarzyszą im błyski w swietle widzialnym ale udało się zaobserwować tylko około 30 (z ~3000 GRB )

4 Energie zjawisk w skali ludzkiej 1 ergs = podskok komara 10^3 ergs = podrzucenie piłki 10^10 ergs = zderzenie ciężarówki 10^20 ergs = bomba wodorowa 10^26 ergs = killer asteroid Energie w skali astronomicznej 10^33 ergs/s = Słońce 10^39 ergs/s = Nova 10^41 ergs/s = Super Nova 10^45 ergs/s = Galaktyka 10^52 ergs/s = GRB

5 Błyski Gamma Historia Pierwszy zaboserwowany błysk gamma satelita VELA, rok 1967

6 Błyski Gamma krótkie (0.1-1s) i długie (10-100s) Długości trwania błysków zaobserwowanych przez satelite BATSE

7 Błyski Gamma - klasyfikacja Dwie klasy błysków : - krótkie ~ sec -długie ~ sec

8 Błyski Gamma - pochodzenie

9 Błyski Gamma - powstawanie prawdopodobnie długie błyski są związane z wybuchami supernowych ( widmo GRB vs SN 1998bw ) o krótkich błyskach wiadomo bardzo niewiele być może są to zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, dwóch czarnych dziur lub czarnej dziury i gwiazdy neutronowej

10 Optyczne odpowiedniki błysków gamma ang. Afterwglows przed rokiem 1997 istniały przewidywania, że błyskom gamma powinien towarzyszyć błysk w innych cześciach widma w 1997 roku włosko-holenderski satelita Beppo-SAX zaobserwował pierwszy afterglow ( GRB ), w zakresie promieniowania X następnie udało sie zaobserwować optyczne odpowiedniki błysków gamma i zmierzyć ich przesunięcia ku czerwieni (ang.redshift): GRB ( z = ), GRB ( z = ) co potwierdziło kosmologiczne pochodzenie zjawiska GRB

11 Optyczne odpowiedniki GRB motywacja Umożliwiają wyznacznie położenia i identyfikację obiektu ( z dokładnoscią do sekund łuku ) analiza widmowa jest podstawowym narzędziem do wyjaśniania zjawisk zachodzących w gwiazdach i umożliwi wyjaśnienie zagadki GRB analiza widmowa Identyfikacja pierwiastków Przesunięcie ku czerwieni Odległość Energia

12 Sieć Bacodine / GCN kluczowe znaczenie dla poszukiwania odpowiedników błysków gamma w innych zakresach fal elektromagnetycznych

13 Robotic experiments Po otrzymaniu trigger-a z sieci GCN ze współrzednymi błysku ( pole o rozmiarach x ), automatycznie naprowadzają sie na wskazany obszar, robią zdjecia i poszukują błysku. Robotic experiments : ROTSE - Robotic Optical Transient Serach Experiment REM - Rapid Eye Mount TAROT - Telescope a Action Rapide pour les Objets Tranistoires RAPTOR RApid Telescopes for Optical Response

14 Robotic Experiments udało się zaobserwować ~30 widzialnych odpowiedników błysków gamma ale zaledwie 4 w ciągu godziny od triggera zmierzyć redshift ~20 najbardziej spektakularny błysk GRB990123, zaobserwowany przez ROTSE, kilkanaście sekund po detekcji gamma przez satelitę, o jasności 9 magnitudo (15 razy mniej niż może zobaczyć oko ludzkie)

15 GRB990123

16 GRB990123

17 Robotic Experiments Problemy : opóźnienie w stosunku do triggera niedokladność lokalizacji wyznaczonej przez detektory gamma utrudnia odnalezienie błysku na niebie

18 4 błyski widziane <3h po alercie Magnitudo Time from trigger (sec)

19 π of the Sky eksperyment docelowo 16 camer CCD 2048x2062 pixle, ogniskowa 50mm przechowywanie poprzednich klatek algorytm identyfikacji błysków analizuje nową klatkę porównując ją z poprzednimi gdy przychodzi trigger z satelity wciąż posiadamy wcześniejsze klatki ( czas reakcji < 0 ) Generowanie własnych triggerów

20 Jak wykrywać błyski? wyszukanie wszystkich gwiazd na nowej klatce i porównanie tej listy z poprzednią jest to zbyt wolne odjecie poprzedniej klatki od nowej pixel po pixlu - nie działa, pojawiają się ząbki :

21 Algorytm identyfikacji błysków Operujemy na sumie kilku okolicznych pixli : aby lokalnie odjąć tło nieba dodajemy minusy ( Laplacjan ) : żadamy aby nowej klatce : warunkiem na poprzednią klatkę jest : gdzie jest średnią z poprzednich N klatek dla danej pozycji

22 Klatka przed filtrem Klatka po filtrze

23 Testowanie algorytmów przygotowujemy listę gwiazd o znanych wielkościach wyciętych z zebranych klatek możliwie największą liczbę klatek zebranych w ciągu jednej nocy poddajemy analizie, na każdej klatce wklejając losowo wybraną gwiazdę testową o zadanej jasności z takiej symulacji otrzymujemy efektywność wykrywania błysków o zadanaj jasnosci oraz liczbę przypadków tła zmieniając parametry algorytmu poszukujemy takich które działają z najwiekszą efektywnością przy możliwie najmniejszej liczbie przypadków tła

24 Efektywność vs Tło 1000 klatek testowych

25 Tło od kosmików

26 Potwierdzenie na następnej klatce Niebezpieczeństwo niezauważenia krótkich błysków

27 Koicydencja dwóch kamer CCD

28 Detektor

29 Podsumowanie eksperyment π οf the sky umożliwi wczesne wyznaczenie położenia błysków gamma naprowadzenie dużych teleskopów i obserwacje widzialnych odpowiedników błysków gamma działanie w oparciu o triggery z GCN, z możliwością samodzielnego generowania triggerów

Podobne dokumenty

gdyby Kopernik żył w XXI w.

Elementy fizyki cząstek elementarnych Grzegorz Wrochna Kosmiczna przyszłość fizyki cząstek czyli gdyby Kopernik żył w XXI w. astronomia cząstek elementarnych (astroparticle physics) kosmiczne akceleratory