[論文レビュー] ThunderKAT: The MeerKAT Large Survey Project for Image-Plane Radio Transients

R. P. Fender, P. Woudt+60 more|arXiv (Cornell University)|Nov 11, 2017

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 27

ひとこと要約

ThunderKAT は、標的調査と他の LSP データの共存モニタリングを用いて、全天にわたる画像平面における電波トランスジェントを検出・研究することを目的とした MeerKAT 大規模調査プロジェクトです。リアルタイムでの画像平面トランスジェント探索と、同時に得られる MeerLICHT からの光学観測を組み合わせることで、X線連星、超新星、キリノヴァを含む高エネルギー天体物理学的トランスジェントの理解を根本的に変えることを目指しています。

ABSTRACT

ThunderKAT is the image-plane transients programme for MeerKAT. The goal as outlined in 2010, and still today, is to find, identify and understand high-energy astrophysical processes via their radio emission (often in concert with observations at other wavelengths). Through a comprehensive and complementary programme of surveying and monitoring Galactic synchrotron transients (across a range of compact accretors and a range of other explosive phenomena) and exploring distinct populations of extragalactic synchrotron transients (microquasars, supernovae and possibly yet unknown transient phenomena) - both from direct surveys and commensal observations - we will revolutionise our understanding of the dynamic and explosive transient radio sky. As well as performing targeted programmes of our own, we have made agreements with the other MeerKAT large survey projects (LSPs) that we will also search their data for transients. This commensal use of the other surveys, which remains one of our key programme goals in 2016, means that the combined MeerKAT LSPs will produce by far the largest GHz-frequency radio transient programme to date.

研究の動機と目的

• 降着噴出と爆発的イベントに関連する電波放射を通じて、高エネルギー天体物理学的トランスジェントを検出・特徴づけること。
• 中性子星 X線連星の包括的電波モニタリングの不足を補うために、準同時間的電波-X線測定を著しく増加させること。
• 複数の MeerKAT 大規模調査プロジェクト（LSP）間で共存するトランスジェント探索を可能にし、天の川全域のカバー範囲と稀なまたは微弱なトランスジェントへの感度を最大化すること。
• MeerLICHT 天望望遠鏡を介した同時光学データの提供により、トランスジェントの分類と多波長追跡観測の効率を向上させること。
• 電波望遠鏡のスケールアップを想定した Square Kilometre Array (SKA) の準備として、複数の時間スケールおよび輝度レベルでの動的電波天の川をマップすること。

提案手法

• MeerKAT の高感度・広帯域画像化能力を活用し、銀河系 X線連星およびトランスジェント源を標的としてモニタリングすること。
• データ処理パイプラインで対数的間隔を用い、1秒から数年までの時間スケールで、ブラインドな画像平面トランスジェント探索を実施すること。
• 他の LSP（例：Fornax, MHONGOOSE, LADUMA, MIGHTEE, MeerTIME）のデータストリームを分析することで、それらのデータに伴う共存トランスジェント検出を統合すること。
• MeerLICHT 光学望遠鏡を用いて、同時に光学光曲線を取得し、電波トランスジェントの迅速な分類を可能とすること。
• 時間変動する天の川モデルと HI 吸収特徴の分析を適用し、銀河間および周囲星間のトランスジェントの兆候を検出すること。
• 特にキリノヴァおよび重力波対応体候補のための、協調的な多波長キャンペーンを用いたトランスジェントのフォローアップを優先すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星質量ブラックホールおよび中性子星における降着状態と電波ジェット・風放出の相関関係は何か。これにより、運動エネルギーフィードバックのメカニズムがどのように明らかになるか。
• RQ2 銀河系外電波トランスジェント（マイクロクーザー、超新星、さらには未知のトランスジェント現象を含む）の分布と集団的特徴は何か。
• RQ3 複数の LSP 間で共存するトランスジェント探索を実施することで、単独の標的調査に比べて、稀または微弱なトランスジェントの検出率が著しく向上するか。
• RQ4 同時光学-電波観測は、トランスジェントタイプの分類とフォローアップリソースの優先順位付けにおいて、どの程度効果的か。
• RQ5 トランスジェント電波源における HI 吸収特徴の特性は何か。これらは、銀河間および周囲星間媒体の性質をどのように示唆するか。

主な発見

• ThunderKAT により、X線連星における準同時間的電波-X線測定の数が最大5倍に増加し、特に電波が弱い中性子星 X線連星の包括的初研究が可能になる。
• 複数の LSP 間での共存探索戦略により、これまでにない広大な領域をカバーする GHz 帯域の電波トランスジェント調査が実現される。
• MeerLICHT からの同時光学データにより、検出後数時間以内にトランスジェントの初期分類が可能となり、フォローアップの効率が向上する。
• プログラムでは、光学信号が消光されるほどのほこりの多い銀河におけるキリノヴァ対応体の検出が予想されており、青（日単位）および赤（週単位）の特徴を用いる。
• 1秒から1年までの時間スケールでの画像平面トランスジェント検出により、高速電波バースト、フレア源、および長期変動電波トランスジェントの発見が可能になる。
• MIGHTEE データと時間変動する天の川モデルを統合することで、深紫外領域における微弱で長時間スケールのトランスジェントへの感度が向上する。