[論文レビュー] Monitoring the Gamma-ray Sky through 4.5 Years of Fermi LAT Flare Advocate Service

S. Ciprini, D. J. Thompson|arXiv (Cornell University)|Mar 17, 2013

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、Fermi LATデータを4.5年間使用して、一時的で変動するガンマ線源、フレア、および新規源を検出・警報するための、毎日全天空を監視するサービス「Fermi Flare Advocate (FA-GSW)」を提案する。このサービスは、230件を超えるAstronomer’s Telegram（ATel）の発行、40件を超えるSwift Target of Opportunity（ToO）プログラムの誘発、および多波長共同観測を実現し、ガンマ線源の即時の発見と国際的協力を顕著に向上させた。

ABSTRACT

The Fermi Flare Advocate (also known as Gamma-ray Sky Watcher, FA-GSW) service provides for a quick look and review of the gamma-ray sky observed daily by the Fermi Large Area Telescope (LAT). The FA-GSW service provides alerts and communicates to the external scientific community potentially new gamma-ray sources, interesting transients and source flares. A weekly digest containing the highlights about the variable LAT gamma-ray sky at E>100 MeV is published in the web ("Fermi Sky Blog"). Other news items are occasionally posted through the Fermi multiwavelength mailing list, Astronomer's Telegrams (ATels) and Gamma-ray Coordination Network notes (GCNs). From July 2008 to January 2013 about 230 ATels and some GCNs have been published by the Fermi LAT Collaboration, more than 40 target of opportunity observing programs have been triggered by the LAT Collaboration and performed though the Swift satellite, and individual observing alerts have been addressed to ground-based Cherenkov telescopes. This is helping the Fermi mission to catch opportunities offered by the variable high-energy sky, increasing the rate of simultaneous multifrequency observations and the level of international scientific cooperation.

研究の動機と目的

• Fermi LATの全天空調査モードにおいて、一時的で変動するガンマ線源を継続的かつ即時に監視するシステムを構築すること。
• ガンマ線源の検出とコミュニティへの警報の間の遅延を短縮し、即時の多波長追従観測を可能にすること。
• 毎日のおよび6時間ごとのデータ処理を活用して、ブレーザー、銀河系天体、および太陽からの高エネルギーフレアの検出を向上させること。
• ATels、GCNs、およびFermi Sky Blogを通じた即時の警報配信により、国際的な科学的協力を強化すること。
• 公式のFermi源カタログリリースよりも前に、新規ガンマ線源およびフレア活動を同定すること。

提案手法

• Fermi LATデータから毎日および6時間ごとに全天空の光子カウントマップを生成し、放射束の増加および新規源候補を検出する。
• FA-GSWサービスは、自動化された源検出パイプラインとクイックルック科学解析を用いて、一時的変動源またはフレアの兆候を特定する。
• 放射束のしきい値（例：100 MeV以上で10⁻⁶ ph cm⁻² s⁻¹以上）が超過すると、最尤スペクトルフィッティングと局在化の詳細な検査が実施される。
• データフローと処理のため、Fermi科学支援センター（FSSC）およびLAT機器科学運用センター（ISOC）と統合されている。
• 警報はAstronomer’s Telegram（ATels）、GCNs、およびFermi Sky Blogを通じて配信され、Swift ToO観測の調整も行われる。
• ASI-SDCおよびHEASARCのオンラインアーカイブおよびサービスを用いて、多波長対応源の照合を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 毎日、人間が関与する監視システムは、即時に一時的でフレアするガンマ線源をどれほど効果的に検出し、警報を発行できるか？
• RQ2 FA-GSWサービスの導入が、電磁スペクトル全域における同時多波長観測の頻度に与える影響は何か？
• RQ3 公式のFermiカタログリリースよりも前に、同定され報告された新規または変動するガンマ線源はいくつあったか？
• RQ4 フレアするブレーザー、銀河系の一時的変動源、太陽フレアなど、どのような種類の一時的現象が最も頻繁に検出され報告されたか？
• RQ5 FA-GSWサービスは、共同観測キャンペーンを通じて、国際的協力をどの程度向上させたか？

主な発見

• 2008年7月から2013年1月の間、230件を超えるAstronomer’s Telegram（ATels）および複数のGCNsが発行され、一時的でフレアするガンマ線源の報告がなされた。
• Swift衛星を用いた40件を超えるTarget of Opportunity（ToO）観測プログラムが誘発され、FermiとSwiftの間の強い連携が実証された。
• FA-GSWサービスにより、229件の顕著な源警報が検出され、Mkn 421、BL Lacertae、S5 0716+71などのブレーザーからのフレアが含まれた。
• 重力レンズ効果を受けるブレーザー、PKS 1830-211およびS3 0218+35からのフレア、およびカクブネビュラや新星V407 CygおよびV407 Scoなどの銀河系天体からのフレアが同定された。
• 静穏時および活発な太陽は、特にM/Xクラスの太陽フレア時には、強力なガンマ線放射源として特定された。
• FA-GSWサービスは、公式のFermiカタログへの反映よりも前に、新規または変動する源を検出し、報告した。特に、銀河平面付近および銀河中心領域に位置する一時的源が含まれた。