[论文解读] The ANTARES Collaboration: Contributions to ICRC 2017 Part II: The multi-messenger program

ANTARES Collaboration, A. Albert+126 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2017

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用 3

一句话总结

本文在2017年国际宇宙射线会议（ICRC 2017）上介绍了ANTARES中微子望远镜的多信使计划，详细阐述了针对耀变体、X射线和伽马射线双星系统以及伽马暴（GRBs）和快速射电暴等暂现源的高能中微子时间依赖性搜索。报告还涵盖了对引力波触发信号的实时跟进，以及与超高能宇宙射线的交叉相关性分析，展示了ANTARES通过协调的多波长观测和符合分析，在多信使天文学中的关键作用。

ABSTRACT

Papers on the ANTARES multi-messenger program, prepared for the 35th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2017, Busan, South Korea) by the ANTARES Collaboration

研究动机与目标

• 通过实现实时协调中微子、伽马射线和引力波观测，提升多信使天体物理学研究。
• 搜索来自耀变体和X射线双星等暂现和变源的时序相关中微子辐射。
• 研究ANTARES探测的高能中微子与皮埃尔·让代宇宙射线观测站（Pierre Auger）及望远镜阵列（Telescope Array）观测的超高能宇宙射线之间是否存在潜在关联。
• 开发并实施针对暂现中微子事件的实时警报系统，以促进电磁望远镜的快速跟进。
• 通过整合多个天体物理源和观测站的数据，提高中微子搜索的灵敏度。

提出的方法

• 利用ANTARES中微子望远镜开展时间依赖性中微子搜索，重点关注如Mrk 421和Mrk 501等耀变体的爆发活动。
• 采用时间与方位角符合标准，对ANTARES中微子事例与LIGO O1期间的引力波触发信号进行交叉相关性分析。
• 将ANTARES中微子事例与HAWC观测站的高能伽马射线数据进行符合搜索，以识别活动星系核中潜在的中微子辐射。
• 实施实时警报系统，向电磁天文台分发中微子候选事例，以支持快速跟进。
• 使用统计方法评估ANTARES中微子事例与皮埃尔·让代宇宙射线观测站及望远镜阵列观测的超高能宇宙射线事例之间相关性的显著性。
• 整合来自多个观测站（ANTARES、HAWC、LIGO、皮埃尔·让代宇宙射线观测站、望远镜阵列）的数据，以提高对暂现源搜索的灵敏度并降低背景。

实验结果

研究问题

• RQ1 在HAWC观测期间，是否观测到Mrk 421和Mrk 501等耀变体存在显著的时间相关中微子辐射？
• RQ2 ANTARES能否通过与伽马暴（GRBs）触发信号的符合，探测到来自伽马暴的高能中微子？
• RQ3 ANTARES探测到的中微子事例是否与LIGO O1的引力波信号存在显著相关性？
• RQ4 ANTARES观测到的高能中微子与皮埃尔·让代宇宙射线观测站及望远镜阵列探测到的超高能宇宙射线之间是否存在可测量的相关性？
• RQ5 对中微子警报的实时多信使跟进能否提升对暂现天体物理源的探测能力？

主要发现

• 在HAWC观测期间，未发现Mrk 421和Mrk 501存在显著的时间相关中微子辐射，从而设定了中微子通量的上限。
• ANTARES中微子事例与LIGO O1引力波触发信号之间未观测到显著符合，对致密双星并合的中微子辐射设定了约束。
• ANTARES高能中微子与伽马暴触发信号之间未发现显著相关性，设定了短时伽马暴中微子辐射的上限。
• ANTARES中微子事例与皮埃尔·让代宇宙射线观测站及望远镜阵列的超高能宇宙射线事例之间未观测到显著相关性，限制了宇宙射线与中微子在相同源中产生模型的可能。
• 多信使实时跟进系统成功分发了警报，并实现了协调的电磁波段跟进，证明了在中微子天文学中实现快速响应的可行性。
• 对多条数据流的联合分析提高了对暂现源的探测灵敏度，并提供了比单信使研究更严格的源模型约束。