[論文レビュー] LOFAR Observations of Swift J1644+57 and Implications for Short-Duration Transients

Y. Cendes, Wijers, R. A. M. J.+26 more|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2014

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 5被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、低周波数電波望遠鏡LOFARを用いて、潮汐破壊現象Swift J1644+57の低周波数電波データを分析し、短時間継続（数秒から数分）の電波トランスジェントを探索した。同位置にトランスジェントを検出できなかったものの、自動RFIフラグギングが2分未塔の信号を著しく抑制することを明らかにした。これは、短時間トランスジェントの検出を制限し、今後のトランスジェント調査におけるフラグギング戦略の再評価を必要としている。

ABSTRACT

Aims: We have analyzed low frequency radio data of tidal disruption event (TDE) Swift J1644+57 to search for a counterpart. We consider how brief transient signals (on the order of seconds or minutes) originating from this location would appear in our data. We also consider how automatic radio frequency interference (RFI) flagging at radio telescope observatories might affect these and other transient observations in the future, particularly with brief transients of a few seconds duration. Methods: We observed the field in the low-frequency regime at 149 MHz with data obtained over several months with the Low Frequency Array (LOFAR). We also present simulations where a brief transient is injected into the data in order to see how it would appear in our measurement sets, and how it would be affected by RFI flagging. Finally, both based on simulation work and the weighted average of the observed background over the course of the individual observations, we present the possibility of brief radio transients in the data. Results: Our observations of Swift J1644+57 yielded no detection of the source and a peak flux density at this position of 24.7 $\pm$ 8.9 mJy. Our upper limit on the transient rate of the snapshot surface density in this field at sensitivities < 0.5 Jy is $ρ< 2.2 imes10^{-2}$ deg$^{-2}$. We also conclude that we did not observe any brief transient signals originating specifically from the Swift J1644+57 source itself, and searches for such transients are severely limited by automatic RFI flagging algorithms which flag transients of less than 2 minutes duration. As such, careful consideration of RFI flagging techniques must occur when searching for transient signals.

研究の動機と目的

• LOFARを用いて149 MHzでSwift J1644+57の低周波数電波同等体を探索すること。
• 低周波数電波データにおける短時間信号（数秒から数分）の検出可能性を評価すること。
• 自動RFI（電波周波数干渉）フラグギングが短時間トランスジェント検出に与える影響を評価すること。
• 観測フィールドにおけるトランスジェント源の表面密度の上限を求める。
• RFIフラグギングアルゴリズムが、短時間継続の真のトランスジェント信号を誤って除去する可能性があるかどうかを調査すること。

提案手法

• Swift J1644+57の位置を標的として、数か月にわたり149 MHzで複数エポックのLOFAR観測を実施した。
• 深さのある画像生成と源抽出を実施し、TDE位置におけるピーク輝度密度を測定した。
• さまざまな振幅と継続時間のシミュレートされたトランスジェント信号をデータに挿入し、検出可能性を評価した。
• 実際のデータ処理条件を再現するために、標準的な自動RFIフラグギングアルゴリズムを適用した。
• 観測間の重み付き平均バックグラウンド輝度を用いて、トランスジェント検出のしきい値を推定した。
• フラグされた信号のスペクトル的および時間的特性を評価し、RFIと潜在的トランスジェントを区別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 感度が0.5 Jy未塔のLOFAR視野におけるトランスジェント源の表面密度の上限は何か？
• RQ2 RFIフラグギングがある中で、Swift J1644+57から発生する短時間電波トランスジェント（≤2分）はLOFARデータで検出可能か？
• RQ3 自動RFIフラグギングアルゴリズムが、短時間継続トランスジェント信号をどの程度抑制または削除するか？
• RQ4 フラグされたRFIデータを再分析することで、空間的およびスペクトル的特性が明確な真のトランスジェント信号を回復できるか？
• RQ5 スペクトル的変化および周波数分散が、RFIフィルタ処理済みデータにおける短時間トランスジェントの検出にどのように影響するか？

主な発見

• Swift J1644+57の電波同等体は検出されず、源位置におけるピーク輝度密度は24.7 ± 8.9 mJyであった。
• 感度が0.5 Jy未塔のフィールドにおけるトランスジェント源の表面密度の上限は、ρ < 2.2 × 10⁻² deg⁻² であった。
• Swift J1644+57位置から発生する短時間トランスジェント信号（≤2分）は検出されず、検出しきい値は-0.015 ± 0.405 Jyであった。
• 自動RFIフラグギングアルゴリズムは、2分未塔の信号を抑制または削除しており、10秒未塔の信号は完全にフラグgedされた。
• 10秒から2分の間の信号は部分的にフラグgedされ、短時間イベントの検出感度が著しく低下した。
• 短時間トランスジェントを回復するためには、フラグgedされていないデータやフラグged済みデータの再分析が不可欠であり、RFIフラッガーが画像処理と組み合わせると、誤ってトランスジェント発見者として機能する可能性がある。