[论文解读] 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 4

一句话总结

本文介绍了WIDGET，一种用于探测伽马射线暴（GRBs）的即时光学闪光和前体信号的机器人广角光学望远镜，通过监测HETE-2视场实现。自2004年6月起在日本安中运行，视场为62°×62°，观测周期为5秒，5秒内达到V=10等的极限星等（信噪比S/N=3），但由于雨季多云天气，所有六次HETE-2警报均被错过；该系统正在为Swift时代进行升级，扩展视场范围，具备多波段和偏振观测能力。

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.

研究动机与目标

• 探测GRB的即时光学辐射，包括早期闪光和前体信号，以揭示初始辐射机制的线索。
• 通过完全自动化的广角机器人望远镜系统，实现实时响应GRB触发。
• 通过将覆盖范围从HETE-2扩展至包括Swift时代的暂现源监测，提升GRB光学对应体的早期探测能力。
• 开发具备多波段和偏振测量能力的系统，以探究GRB光学闪光的物理条件。

提出的方法

• WIDGET采用24mm f/1.4 Canon EF镜头与2k×2k Apogee U10 CCD相机组合，实现62°×62°的视场。
• 系统使用Takahashi NJP Temma-2赤道仪，最大转速为90弧分/秒，可快速指向GRB位置。
• 所有组件通过基于Linux的PC控制，利用NTP和无线电时钟实现精确时间同步（误差<1秒）。
• 望远镜实现全自动运行，具备自动屋顶控制功能，由备用机械系统保障断电时屋顶自动关闭。
• 利用Tycho星表恒星进行测光和天体测量校准，天体测量精度在10°×10°中心区域达到1.5角秒。
• 系统设计具备对软件、硬件和网络故障的鲁棒性，以确保持续无人值守运行。

实验结果

研究问题

• RQ1 广角机器人望远镜能否在卫星触发后实时探测到GRB的光学闪光或前体信号？
• RQ2 在无波段滤光片、5秒观测周期的地基光学系统中，其灵敏度和动态范围如何？
• RQ3 在典型日本天气条件下，广角光学监测系统探测GRB光学对应体的有效性如何？
• RQ4 为适应Swift任务时代，系统在多波段和偏振测量方面需要哪些改进？
• RQ5 系统能否实现足够的天体测量精度，以在其大视场范围内明确识别GRB位置？

主要发现

• 在安中站点，WIDGET在5秒曝光下达到V=10等的极限星等（S/N=3），30秒曝光下达到V=11等。
• 尽管与HETE-2位置警报有六次同时观测，但由于2004年日本雨季多云天气，所有警报均被错过。
• 在晴朗天气下，预计每年可实现约五次成功的同步观测。
• 系统在10°×10°中心区域实现了1.5角秒的天体测量精度，足以明确识别GRB源。
• 单个夜晚内，恒星的测光稳定性测量为ΔV=0.2等，表明测光结果可靠。
• 系统正在2005年初进行升级，将视场扩展至100°×100°，使用四台望远镜，并通过使用波段和偏振滤光片实现多波段和偏振观测。