[論文レビュー] The search for optical emission on and before the GRB trigger with the WIDGET telescope

T. Tamagawa, Fumihiko Usui+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2005

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、HETE-2の視野を監視することで、ガンマ線バースト（GRBs）の即時の光学フラッシュおよび先行信号を検出することを目的としたロボット式広視野光学望遠鏡WIDGETを提案する。2004年6月より日本・安否で稼働しており、62°×62°の視野と5秒間隔で、V=10等（S/N=3）の限界等級を達成したが、2004年の日本における梅雨期の曇天の影響で、HETE-2の6件のアラートすべてを逃した。今後、Swiftミッション時代に対応するため、視野の拡大、マルチカラー、偏光測定機能の追加を含めたアップグレードが進行中である。

ABSTRACT

WIDGET is a robotic telescope for monitoring the HETE-2 field-of-view to detect Gamma-ray Burst optical flashes or possible optical precursors. The system has 62degx62deg wide field-of-view which covers about 80% of HETE-2 one with a 2kx2k Apogee U10 CCD camera and a Canon EF 24mm f/1.4 wide-angle lens without a bandpass filter. WIDGET has been in operation since June 2004 at Akeno observing site where is about 200 km apart from Tokyo. Typical limiting magnitude with S/N=3 at the site is V=10mag for 5 seconds exposure and V=11mag for 30 seconds exposure. We had already six coincident observations with HETE-2 position alerts. It was, however, cloudy for all cases due to rainy season in Japan. Expected number of coincident observations under clear sky is about 5 events per year. We will extend the system in early 2005 for Swift era to monitor optical transients in wider field-of-view, multi-color or polarization modes.

研究の動機と目的

• ガンマ線バーストの即時の光学放射、特に初期のフラッシュや先行信号を検出することにより、初期放射メカニズムに関する知見を明らかにすること。
• 完全に自動化された広視野ロボット望遠鏡システムを用いて、GRBトリガーに迅速に対応すること。
• HETE-2の範囲を超えてSwiftミッション時代の瞬時天体を監視することにより、GRBの光学的対応体の早期検出を向上させること。
• GRBの光学フラッシュの物理的状態を解明するためのマルチカラーおよび偏光測定が可能なシステムの開発

提案手法

• WIDGETは、24mm f/1.4のCanon EFレンズと2k×2kのApogee U10 CCDカメラを組み合わせ、62°×62°の視野を実現している。
• 90 arcmin/secのスルーレートを有するTakahashi NJP Temma-2極座標台を用い、GRB位置への迅速な移動を実現している。
• すべての部品は、NTPおよび電波時刻を用いて正確な時刻同期（誤差<1秒）を実現するLinuxベースのPCで制御されている。
• 屋根の自動制御を備え、電力喪失時にも故障安全なメカニカルシステムにより屋根を閉じるよう設計されており、完全に無人で運用可能である。
• 天体測定と光度測定のキャリブレーションにはTycho星表の星を用い、10°×10°の中央領域内では1.5弧秒の天体測定精度を達成している。
• ソフトウェア、ハードウェア、ネットワークの故障に対しても耐障害性を備え、継続的な無人運用を可能にしている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 広視野ロボット望遠鏡は、人工衛星によるトリガー後に即座にGRBの光学フラッシュや先行信号を検出可能か？
• RQ2 バンドパスフィルタを装備しない5秒間隔の地上光学系の感度とダイナミックレンジはどの程度か？
• RQ3 日本の一般的な天候条件下において、広視野光学監視システムはGRBの光学的対応体をどれほど効果的に検出できるか？
• RQ4 マルチカラーおよび偏光測定を含め、Swiftミッション時代に対応するためのシステム能力をどのように向上させる必要があるか？
• RQ5 広大な視野内においても、十分な天体測定精度を達成し、GRB位置を明確に同定できるか？

主な発見

• WIDGETは、安否での5秒露光でV=10等（S/N=3）、30秒露光でV=11等の限界等級を達成した。
• HETE-2の位置アラートと一致する6回の観測が行われたが、2004年の梅雨期の曇天のため、すべてのアラートを逃した。
• 晴天時における期待される一致観測回数は、年間約5回である。
• 10°×10°の中央領域内では1.5弧秒の天体測定精度を示し、GRB源の明確な同定に十分な精度を達成した。
• 1晩にわたり星の光度安定性をΔV=0.2等として測定し、信頼性の高い光度測定を実現した。
• 2005年当初に、4台の望遠鏡を用いて100°×100°の視野に拡大するアップグレードが進行中であり、バンドパスフィルタおよび偏光フィルタを用いたマルチカラーおよび偏光観測が可能になる。