[논문 리뷰] MITSuME—Multicolor Imaging Telescopes for Survey and
 Monstrous Explosions

Takayuki Kotani, N. Kawai외 26명|arXiv (Cornell University)|2005. 01. 01.

Gamma-ray bursts and supernovae인용 수 17

한 줄 요약

MITSuME는 일본 내 두 대의 50cm 광학 천체망원경과 오카야마 천체물리학관에 위치한 변환된 91cm 적외선 망원경으로 구성된 로봇형 다색 영상 천체망원경 네트워크로, 경고 수신 후 몇 분 내에 감마선 폭발(GRB) 후광을 탐지하고 빠른 다색 광도 측정을 수행하도록 설계되었다. 이 시스템은 분당 이내의 반응 시간을 달성하여 고적도 우주 전이 현상의 광도 적색편이 측정이 가능하며, DSS 이미지에서 매우 흐린 것으로 나타나는 GRB041016의 후광을 g′, R, I 대역에서 성공적으로 탐지한 바 있다.

ABSTRACT

Development of MITSuME is reported. Two 50- cm optical telescopes have been built at Akeno in Yamanashi prefecture and at Okayama Astrophysical Observatory (OAO) in Okayama prefecture. Three CCD cameras for simultaneous g'RcIc photometry are to be mounted on each focal plane, covering
 a wide FOV of about 30" × 30". The limiting magnitude at V is fainter than 18. In addition to these two optical telescopes, a 91-cm IR telescope with a 1° × 1° field of view is being built at OAO, which performs photometry in Y JHK bands. These robotic telescopes can start the observation of counterparts of a GRB within a minute from an alert. We aim to obtain photometric redshifts exceeding 10 with these telescopes. The performance and the current construction status of the telescopes are presented.

연구 동기 및 목표

• 로봇 천체망원경을 활용해 감마선 폭발(GRB) 경고에 대해 분당 이내의 반응 시간을 갖는 자동화된 즉각적 후속 관측을 가능하게 하기 위해.
• 정확한 후광 특성 분석을 위해 g′, R, C, I 대역(광학) 및 Y, J, H, Ks 대역(적외선)에서 동시 다색 광도 측정을 수행하기 위해.
• 고적도 천체물리적 전이 현상, 특히 z > 10인 경우를 포함해 광도 적색편이를 결정하기 위해.
• 넓은 시야를 확보함에도 불구하고 흐린 후광 탐지를 위해 깊은 한계 등급(V < 18)을 달성하기 위해.
• 현장 점검 없이도 자율 관측 및 데이터 전송이 가능한 견고한 원격 제어 로봇 시스템을 개발하기 위해.

제안 방법

• 아케노와 OAO의 두 대의 50cm 광학 망원경은 삼색 카메라를 장착하여, 이중 분할기(dichroic beam splitters)를 통해 g′, R, C, I 대역 이미지를 동시에 촬영하기 위해 세 대의 Alta U6 CCD를 사용한다.
• OAO의 91cm 망원경은 OAOWFC로 전환 중이며, 1°×1°의 시야를 가진 넓은 시야 Y, J, H, Ks 광도 측정을 위해 HAWAHI-2 RG PACE 어레이 검출기를 사용한다.
• 로봇 제어 시스템은 마스터 PC를 통해 GRB 경고를 수신하고, 자동으로 망원경을 소스 위치로 이동시켜 몇 초 내에 촬영을 시작한다.
• 지속적인 감도 향상과 천체배경 간섭 감소를 위해 표준 존슨-카우진 대비 g′ 및 Ic 대역에 가중치를 두는 고유한 필터 시스템을 적용한다.
• 데이터는 도쿄 공과대학으로 실시간으로 전송되어 자동 소스 탐지 및 광도 분석이 수행된다.
• 성능 검증은 캘리브레이션, 한계 등급 테스트, GRB 경고를 활용한 반응 시간 검증을 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 로봇 천체망원경 네트워크는 GRB 경고에 대해 분당 이내의 반응 시간을 달성하고, 몇 분 내에 흐린 후광을 탐지할 수 있는가?
• RQ2 g′, R, C, I, Y, J, H, Ks 대역에서의 다색 광도 측정은 고적도 전이 현상에 대해 정확한 광도 적색편이 추정을 가능하게 하는가?
• RQ3 Tricolor 카메라 시스템의 g′, R, C, I 대역에서의 한계 등급과 시야 성능는 어떠한가?
• RQ4 기존 DSS 이미지에서 탐지되지 않는 후광에 대해 이 시스템은 얼마나 효과적인가?
• RQ5 로봇 시스템은 현장 점검 없이도 장기간 자율적으로 운영될 수 있는가?

주요 결과

• OAO 50cm 망원경은 DSS 이미지에서 보이지 않는 GRB041016의 후광을 V, R, I 대역에서 성공적으로 탐지하여, 시스템의 감도를 확인하였다.
• V 대역 광도 측정의 한계 등급은 V = 18.2(10분, S/N = 10)에 도달하여 흐린 천체 전이 현상 탐지에 높은 감도를 보였다.
• 아케노 50cm 및 OAO 50cm 망원경은 각각 28′×28′ 및 26′×26′의 시야를 확보하여 위치 불확실도가 최대 15′인 소스에 적합하였다.
• OAOWFC 시스템은 1°×1°의 시야를 지녀 넓은 시야 탐사에 적합하며, GRB 후속 관측 및 마이라 변량 모니터링을 지원할 예정이다.
• 아케노 50cm 망원경의 로봇 시스템은 원격 제어를 통해 자율 운영이 가능했으며, GRB050124와 GRB050209를 성공적으로 관측하였다.
• Tricolor 카메라 시스템은 세 대의 CCD를 통해 동시 다색 촬영이 가능하여 높은 시간 효율성과 광도 정확도를 달성하였다.