[論文レビュー] The SVOM mission, a pathfinder for THESEUS

B. Cordier, D. Götz+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2018

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、高エネルギー天体爆発現象の研究を前進させるための次世代ミッション『THESEUS』のパイロットミッションとしてSVOMミッションを提示している。本ミッションは、マイクロポーレオプティクス、赤外線検出器、およびグローバルVHFアラートネットワークといった、重要な技術とシステムを実証しており、ガンマ線バースト（GRB）の迅速な多波長追跡観測を可能にしている。2021–2022年までに、SVOMは、高赤方偏移GRBの赤方偏移測定とマルチメッセンジャーアストロノミーの準備を、THESEUSミッションが実現可能にする基盤を築くことになる。

ABSTRACT

The Sino-French space mission SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor) is mainly designed to detect and localize Gamma-Ray Burst events (GRBs). The satellite, to be launched late 2021, embarks a set of gamma-ray, X-ray and optical imagers. Thanks to its pointing strategy, quick slew capability and fast data connection to earth, ground based observations with large telescopes will allow us to measure redshifts for an unprecedented sample of GRBs. We discuss here the overall science goals of the SVOM mission in the framework of the multi-wavelength and multi-messenger panorama of the next decade. Finally we show how some developments of the SVOM mission will be helpful for the THESEUS project.

研究の動機と目的

• SVOMミッションを通じて、THESEUSミッションの主要機器の技術的実現可能性を実証すること。
• 宇宙および地上望遠鏡を用いた迅速な多波長追跡観測により、高赤方偏移ガンマ線バースト（GRB）の同定を可能にすること。
• 将来のミッション（例：THESEUS）でも再利用可能な、瞬間的天体イベントのグローバルアラートネットワークの開発を支援すること。
• 将来のX線および赤外線機器に向けたマイクロポーレオプティクス（MPO）および大口径赤外線検出器の検証を行うこと。
• 重力波、ニュートリノ、超高エネルギー光子との共同検出を可能にすることで、マルチメッセンジャーアストロノミーへの準備を進めるこ と。

提案手法

• ガンマ線バーストの検出と局在化に向け、広視野（ECLAIRs）および狭視野（MXT、VT、GRM）の複数の機器を搭載した衛星プラットフォームを活用する。
• 検出後数秒以内に、衛星の自律的かつ迅速な姿勢制御により、狭視野機器をGRBトリガーの方向に向け直す。
• 地上45か所のVHFステーションネットワークを活用し、機 onboard 局在化後30秒以内にGRBアラートを配信する。
• ブレッドボードおよび飛行モデルのテストを通じてマイクロポーレオプティクス（MPO）を検証し、2019年までにTRL 7、2022年までにTRL 9を達成した。
• ヨーロッパ製の2k×2k赤外線検出器（ALFAプロジェクト）をF-GFT望遠鏡に搭載し、天の川観測とTRLの向上を実施した。
• リアルタイムデータ処理とアラート配信を統合し、大型地上光学／赤外線望遠鏡による迅速な追跡観測を可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SVOMの技術的・運用的特性は、THESEUSミッションの技術的・運用的パイロットとしてどの程度有効に機能するか？
• RQ2 MXT機器に用いられたマイクロポーレオプティクス（MPO）は、THESEUS/SXI望遠鏡でも利用可能となるように、どの程度検証され、スケーリング可能であるか？
• RQ3 ALFAプロジェクトの大型赤外線検出器は、THESEUSミッション採用前に運用適合性に達し、宇宙に類似した環境下で性能を実証できるか？
• RQ4 SVOMのVHFアラートネットワークは、GRBアラートの迅速なグローバル配信にどの程度効果的であり、THESEUSでも再利用可能か？
• RQ5 SVOMは、高赤方偏移GRBの検出・局在化、および重力波・高エネルギーニュートリノイベントの対応天体の同定において、予想される性能は何か？

主な発見

• MXTのマイクロポーレオプティクスは、2016年7月時点でTRL 4–5、2018年夏にTRL 6、2019年末にTRL 7、2020年末にTRL 8、2022年早期にTRL 9に達し、THESEUSへの将来的な利用に向けた技術の検証が完了した。
• ALFAプロジェクトの2k×2k赤外線検出器は2019年にTRL 4に達し、2021年までにTRL 6に達すると予想されており、THESEUSのIRT機器への応用可能性を支持する。
• 45か所のステーションから成るSVOM VHFアラートネットワークは、検出されたバーストの3分の2において、機 onboard 局在化後30秒以内にGRBアラートを配信している。
• MXT機器は、13″の精度で全GRB X線後光の90％を局在化でき、10ksの観測で約10⁻¹² erg cm⁻² s⁻¹の感度まで検出可能と予想される。
• VT機器は、赤方偏移z = 6.5までのGRBに対して、Vバンド感度V = 22.5を300秒で達成し、1秒未満の局在精度を実現する。
• SVOMはECLAIRsで年間約60件のGRBを検出・局在化し、GRMで90件を検出・局在化すると予想されており、高赤方偏移GRBの同定と宇宙論的研究を可能にする。