GRB

Konferencja „Wykorzystanie małych teleskopów”, Kielce, 2.06.2005
Małe
(a nawet bardzo małe)
teleskopy
w badaniu
błysków gamma
• Błyski gamma (GRB)
• Rola małych teleskopów
• Eksperyment „π of the Sky”
http://grb.fuw.edu.pl
Grzegorz Wrochna
Instytut Problemów Jądrowych im. A.Sołtana, Warszawa / Świerk
1
Błyski gamma
Gamma Ray Bursts - GRB
(0.01-100s) impulsy promieniowania γ
‹ Dochodzą z punktowych źródeł na niebie
‹ Jaśniejsze niż reszta obiektów na niebie razem
‹ Energia 1051 erg (10 mld lat pracy Słońca)
‹ Odległość do z=4.5 (13 mld lat świetlnych)
‹ Częstość 2-3 dziennie
‹ Dotychczas zaobserwowano >3000
z tego ~70 w świetle widzialnym
dla ~50 zmierzono odległość
‹ Rejestrowano fale radiowe, X, fotony ~GeV,TeV
‹ Krótkie
2
Rozkład izotropowy we współrzędnych Galaktycznych
3
Rozmaity
kształt
impulsów
Czas:
0.01-100s
4
Błyski „krótkie” i „długie”
5
Mechanizm błysków gamma
6
Sieć alertów satelitarnych
GRB
Coordinate
Network
7
Obserwacje optyczne
8
ROTSE & GRB 990123
4 ruchome obiektywy CANON d=10 cm
sterowane sygnałem z GCN
GRB 990123: błysk optyczny 8.6m 20 s po alercie
9
GRB 030329 = SN 2003 dh
1 h 16 min po GRB: 13m
1 h 15 min po GRB: 13m
Riken, d = 25 cm
Kyoto, d = 30 cm
10
Obserwować przed GRB!
RAPTOR S
40 cm
18.6m
13.7m uwzg. ekstynkcję
B. Paczyński
„Optical Flashes Preceding GRBs”, astro-ph/0108522
11
„π of the Sky”
Zespół:
• Instytut Problemów Jądrowych (G.Wrochna)
• Centrum Fizyki Teoretycznej PAN (L.Mankiewicz)
• Uniwersytet Warszawski – Wydział Fizyki
• Politechnika Warszawska – W.Fizyki, W.Elektroniki
• Uniwersytet Kard. Stefana Wyszyńskiego
Koncepcja :
• jednoczesna obserwacja całego nieba
• duży strumień danych
• analiza w czasie rzeczywistym
• wielostopniowy tryger
Projekt:
• 2×16 kamer CCD 2000x2000 pikseli
• obiektywy Canon EF f=85mm, f/d=1.2
• pole widzenia 2×2 steriadiany = Swift BAT
12
Prototyp „π of the Sky”
• 2 kamery CCD 2000×2000 pikseli
• obiektywy Zeiss f=50mm, d=f /1.4
• wspólne pole widzenia 33°×33°
Las Campanas Observatory, Chile
Brwinów
• montaż paralaktyczny
• < 1 min w dowolny
punkt nieba
13
Kamery „π of the Sky”
• efektywność kwantowa ~30%
• szum odczytu ~15 e• ADC 16 bit × 2 MHz ⇒ 2 s / klatkę
• USB 2.0
• programowalna elektronika (FPGA)
• procesor Cypress, 16 MB RAM
• czujniki temperatury i wilgotności
• CCD w atmosferze argonu,
chłodzone 30° poniżej otoczenia
• migawka na 107 otwarć
• silnik do ogniskowania
14
„π of the Sky”: detektor-robot
System pracuje autonomicznie według programu:
• śledzi pole widzenia satelity HETE lub INTEGRAL
• samodzielnie wykrywa błyski optyczne
• wieczorem i rano skanuje całe niebo (2×20min)
• podąża za obiektami alertów satelitarnych
Wysoka niezawodność:
• 2 PC, remote-reset, Wake-on-LAN, Boot-from-LAN
• samodiagnostyka (e-mail i SMS do Polski)
W ciągu 11 miesięcy pracy:
• ~10 nocy przestoju z powodu awarii
+ ~25 nocy przestoju z powodu pogody
• > 300 nocy pracy, 1 000 000 zdjęć nieba,
1010 pomiarów fotometrycznych
15
Algorytm rozpoznawania błysków
na zasadzie trygera wielostopniowego
One night
all pixels
coincidence
stars
bad pixels
cosmics
planes
satellites
16
„π of the Sky”: obserwacje GRB
68 GRB wykrytych przez satelity od 1.7.2004, z tego:
4 - aparatura wyłączona lub chmury
14 - nieosiągalny (północna półkula)
35 - w ciągu dnia lub pod horyzontem
13 - poza polem widzenia, dla 4 z nich limity
GRB 040916B, >13m dla t > t0+17min (publ. GCN 2725)
GRB 041217, >11.5m dla t > t0+30min (publ. GCN 2862)
GRB 050123, >12m dla t < t0-108min (publ. GCN 2970)
GRB 050123, >11m dla t < t0-33min (publ. GCN 3146)
2 - w polu widzenia GRB 040825A (publikacja GCN 2677)
>10m dla t < t0-11s
limity przed
>12m dla t = t0
i w czasie trwania GRB
>9.5m dla t > t0+7s
GRB 040412 (GCN 3240) >11.5m / >11m / >11.5m
17
„π of the Sky”: nie tylko GRB
Rozbłysk CN Leo
grb.fuw.edu.pl
Przykładowa
„noc z życia gwiazdy”
HJD
+?
18