Status i wyniki eksperymentu "Pi of the Sky" Prezentuje : Marcin Sokołowski Instytut Problemów Jądrowych Tadaaaaaaaaa...... (Dalo) Seminarium Sprawozdawcze IPJ Laboratorium Aparatury Astrofizycznej, Świerk, 15-XII-2008

Motywacja błyski gamma, czyli Gamma Ray Bursts ( GRB ) obserwowanie szybkozmiennych zjawisk astrofizycznych o skalach czasowych 10 sec. krótkie błyski optyczne pochodzenia astrofizycznego wszelkie zjawiska którym towarzyszą rozbłyski optyczne, np : wybuchy gwiazd nowych lub supernowych monitorowanie zmienności optycznej blazarów i AGN-ów badanie gwiazd zmiennych ( δT  10sec )

Błyski gamma ( ang. GRB ) Krótkie impulsy ( 0.1 – 100 s ) promieniowania gamma pochodzące z punktowych źródeł na niebie Obserwacje w gammach możliwe tylko z satelitów spoza atmosfery Ziemi, informacja jest rozsyłana przez sieć GCN Rozkład izotropowy na niebie, częstość 2-3 dziennie na całej sferze niebieskiej, około kilkanaście na miesiąc rejestrują satelity Pochodzą spoza Galaktyki, najbardziej energetyczne procesy we wszechświecie po poprawieniu na kolimacje emisji ELONG~1051 erg ( 30 mld lat świecenia Słońca ), ESHORT ~1049 erg Aktualne modele , długie błyski ( > 2 s ) to śmierć masywnej gwiazdy ( collapsar lub hypernova ) , krótkie błyski ( < 2 s ) zderzenie dwóch zwartych obiektów w układzie podwójnym ( merger ) W około połowie przypadków długich błysków obserwuje sie optyczne odpowiedniki

Metody tradycyjne ( reakcja na alerty GCN ) SWIFT INTEGRAL GLAST TAROT PROMPT ROTSE RAPTOR

Obserwacje optycznych odpowiedników błysków gamma Informacja o błysku i jego pozycji jest przekazywana z satelitów do teleskopów naziemnych ( czas reakcji sekundy do minut ) Tylko w kilku wypadkach udało się zaobserwować sygnał optyczny w czasie trwania emisji gamma Gamma-Ray bursts Coordinates Network Co można poprawić : Czas reakcji ( nie wiadomo gdzie i kiedy wydarzy się następny błysk ) Rozdzielczość czasową Osierocone błyski optyczne

Polowanie na wczesną emisję optyczną GRB 041219 - prekusor wyzwolił obserwacje optyczne GRB 990123 - szczęśliwie w polu widzenia ROTSE GRB 080319B - wyzolił obserwacje GRB 080319A ŻEBY REGULARNIE I WCZEŚNIE OBSERWOWAĆ POTRZEBNE JEST NOWE PODEJŚCIE

błysków optycznych pochodzącychod satelitów System “Pi of the Sky” Paralaksa ~ 150 km do odrzucania błysków optycznych pochodzącychod satelitów LOKALIZACJA A LOKALIZACJA B Ciągłe obserwacje dużego wycinka nieba ( ~ 1 / 6 ) odpowiada polu widzenia satelitów SWIFT i FERMI Krókie ekspozycje ( 10 s ), duży strumień danych ~1TB / night ! Każdy błysk gamma zarejstrowany przez SWIFTa będzie w polu widzenia systemu ( ujemny czas reakcji ! ) Własne algorytmy do wyrywania krótkich błysków optycznych paralaksa pozwoli odrzucić tło pochodzące od sztucznych satelitów

Projekt realizowany przez : Instytut Problemów Jądrowych, Warszawa i Świerk Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Warszawa Centrum Badań Kosmicznych PAN, Warszawa Instytut Fizyki Doświadczalnej WF UW Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW Instytut Systemów Elektronicznych PW Wydział Fizyki PW Akademia Pedagogiczna, Kraków Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Warszawa Firma CREOTECH

Osoby z IPJ zaangażowane w projekt dr hab. Grzegorz Wrochna , dr. Tadeusz Batsch Elektronika ( kamery CCD ) : mgr. inż, Dominik Rybka , mgr. inż Janusz Użycki Software ( + kontrola i administracja systemem ) : dr. Marcin Sokołowski, dr. Krzysztof Nawrocki ( P VI ), mgr. inż Janusz Użycki Analiza danych : dr. Agnieszka Majczyna, dr. Marcin Sokołowski, dr. Krzysztof Nawrocki ( P VI ), mgr. Ariel Majcher Strona WWW, dokumentacja : mgr. Ariel Majcher dr. Agnieszka Pollo, mgr. Radek Marcinkowski

Prace przy elektronice kamer Mgr. inż. Janusz Użycki Prace przy testowaniu i składaniu elektroniki kamer, wykonywanych przez CREOTECH Poprawki w firmwarze – poprawił buga odpowiedzialnego za błędy w dociąganiu brakujących pakietów Przerabianie pierwszych kamer na odczyt dwustronny Mgr. Inż. Dominik Rybka Optymalizacja układów elektronicznych dla CCD STA 0820a, prace nad zmniejszeniem szumów i zwiększeniem czułości ( dobór optymalnych kondensatorów, rezystorów i przebiegów sterujących przebiegiem ładunku ) Montaż 30 listew zasilających sterowanych przez Internet Montaż zasilaczy do silników krokowych sterujących montażem oraz kamer na montażu ( łącznie dla 7 montaży i 28 kamer ) Rozwój sprz?tu elektronicznego dla eksperymentu "Pi of the Sky": - Optymalizacja uk?adów elektronicznych dla przetwornika CCD typu STA 0820a: - Cele: - zmniejszenie warto?ci szumu odczytu (readout noise) - zwi?kszenie czu?o?ci uk?adu - Metody: - dobór warto?ci kondensatorów (ograniczaj?cych pasmo wzmacniacza oraz ustalaj?cych jego wzmocnienie) - dobór warto?ci rezystorów (ustalaj?cych sta?e narastania sygna?ów dostarczanych na elektrody przetwornika) - dobór optymalnych przebiegów sygna?ów steruj?cych przesuwem ?adunku w pionie i w poziomie zmiana warto?ci napi?? steruj?cych przetwornikiem CCD - Monta? 30 listew zasilaj?cych sterowanych przez Internet. - Monta? zasilaczy dla silników krokowych steruj?cych monta?em oraz kamer znajduj?cych si? na monta?u (dla 7 monta?y - 28 kamer).

Budowa kamer do pełnego systemu We współpracy z firmą CREAOTECH oraz IFD WF UW Montaż na Pasteura W tej chwili gotowe i testowane na Hożej jest 5 kamer, kolejne w budowie Uruchamianie kolejnych zestawów elektroniki, wprowadzanie poprawek i rozwój oprogramowania sterującego Linia produkcyjna na Pasteura

Budowa montaży Jeden prototyp na Hożej, zostały ustalone potrzebne poprawki ( Mikołaj Ćwiok ) Pozostałe są składane w CBK z uwzględnieniem uwag i poprawek uzyskanych z prototypu W produkcji jest 7 sztuk Jest opóźnienie ...

Kopuły dla pełnego systemu Budowane w Świerku we współpracy z firmą Tretter 1 gotowa i przygotowana pod stacje badawczą w Świerku, wyposażoną w teleskop MEADE ( złożony przez A. Majcher, obecnie Ł. Koniusz ) Posłuży jako miejsce testów pełnego systemu 2 czekają na złożenie i wysłanie do docelowej lokalizacji eksperymentu “Pi of the Sky” Trwa ustalanie szczegółów wykończenia, sterowania, wentylacji, rozmieszczania komponentów w domku itd

„ of the Sky” – prototyp 2 kamery CCD 2000×2000 pikseli obiektywy Canon f=85mm, d=f /1.2 wspólne pole widzenia 20°×20° montaż paralaktyczny G.Pojmański / ASAS autonomiczna praca sterowanie przez internet

Prototyp w LCO Prototypowy system w Las Campanas Observatory ( LCO ) w Chile działający od czerwca 2004 2 samodzielnie zaprojektowane kamery na montażu paralaktycznym działają w koincydencji Pole widzenia ~ 20o x 20o Zasięg ~11m na zdjęciu 10s i do ~13m na 20 posumowanych obrazkach Algorytm on-line wykrywający krótkie błyski optyczne ( 10s ) Katalogowanie pomiarów jasności gwiazd do bazy danych Algorytm off-line wykrywa nowe obiekty na niebie i pojaśnienia w dłuższych skalach czasowych System jest samodzielny, w razie problemów wysyła SMS-a, że trzeba coś naprawić

ODKRYCIA 2008 : INNE OBSERWACJE 2008 : Obserwacje w 2008 19 marcja 2008 - GRB080319B 25 listopad – automatyczne wykrycie klasycznej gwiazdy nowej V679 Car 19 lipca – ciekawy błysk optyczny INNE OBSERWACJE 2008 : Obserwacje gwiazd nowych V2670 Oph ( obserwacje przed odkryciem ) , wybuch WW Cet ( automatyczne wykrycie ) , V5579 Sgr Analiza gwiazd zmiennych i kataklizmicznych ( Agnieszka Majczyna )

Poranek 19 marca 2008 ... O godzinie 6:12:49 UT zdarzył się drugi błysk gamma GRB080319B w pozycji λ = 14h31m42s δ = +36o18'10'' Na tyle blisko pierwszego błysku, żezmieścił się w polu widzenia “Pi of the Sky” O godzinie 5:45:42 UT zdarzył się pierwszy błysk gamma GRB080319A w pozycji λ = 13h45m25s δ = +44o04'22'' Teleskop “Pi of the Sky” nakierował się na ten błysk

3 zdjęcia ( brzeg klatki ) : 6:12:32 - 6:13:01 A naked-eye burst GRB080319b 3 zdjęcia ( brzeg klatki ) : 6:12:32 - 6:13:01 GRB w środku : 6:14:03 - 06:15:56 Automatycznie wykryty przez algorytm on-line poszukujący błysków optycznych Optyczne obserwacje przed i w trakcie błysku gamma z 10 sekundową rozdzielczością Maksymalna jasność 5.3m ( widoczny nawet gołym okiem ! ) Optycznie i rentgenowsko najjaśniejszy kiedykolwiek GRB Przesunięcie ku czerwieni ~ 0.937 Pezprecedensowe pokrycie optycznej krzywej blasku

Bezprecedensowe dotąd pokrycie optycznej krzywej blasku

Dopasowano dwu jetowy model Ekstremalnie duży czynnik Lorentza Γ ~ 103 Może być to scenariusz występujący także w innych GRB, ale wąski jet bardzo rzadko celuje w Ziemie

Broadband observations of the naked-eye γ-ray burst GRB 080319B 11.09.2008 vol. 455 No 7210 Broadband observations of the naked-eye γ-ray burst GRB 080319B J. L. Racusin, S. V. Karpov, M. Sokolowski, J. Granot, X. F. Wu, V. Pal'shin, S. Covino, A. J. van der Horst, S. R. Oates, P. Schady, R. J. Smith, J. Cummings, R. L. C. Starling, L. W. Piotrowski, B. Zhang, P. A. Evans, S. T. Holland, K. Malek, M. T. Page, L. Vetere, R. Margutti, C. Guidorzi, A. P. Kamble, P. A. Curran, A. Beardmore, C. Kouveliotou, L. Mankiewicz, A. Melandri, P. T. O'Brien, K. L. Page, T. Piran, N. R. Tanvir, G. Wrochna, R. L. Aptekar, S. Barthelmy, C. Bartolini, G. M. Beskin, S. Bondar, M. Bremer, S. Campana, A. Castro-Tirado, A. Cucchiara, M. Cwiok, P. D'Avanzo, V. D'Elia, M. Della Valle, A. de Ugarte Postigo, W. Dominik, A. Falcone, F. Fiore, D. B. Fox, D. D. Frederiks, A. S. Fruchter, D. Fugazza, M. A. Garrett, N. Gehrels, S. Golenetskii, A. Gomboc, J. Gorosabel, G. Greco, A. Guarnieri, S. Immler, M. Jelinek, G. Kasprowicz, V. La Parola, A. J. Levan, V. Mangano, E. P. Mazets, E. Molinari, A. Moretti, K. Nawrocki, P. P. Oleynik, J. P. Osborne, C. Pagani, S. B. Pandey, Z. Paragi, M. Perri, A. Piccioni, E. Ramirez-Ruiz, P. W. A. Roming, I. A. Steele, R. G. Strom, V. Testa, G. Tosti, M. V. Ulanov, K. Wiersema, R. A. M. J. Wijers, J. M. Winters, A. F. Zarnecki, F. Zerbi, P. Mészáros, G. Chincarini & D. N. Burrows

Medialny przypadek GRB080319B Najjaśniejszy kiedykolwiek, najlepiej obserwowany optycznie, bardzo ciekawy i nietypowy, zaowocowało to zainteresowaniem mediów : Informacje w dziennikach ( Gazeta Wyborcza, Dziennik itd ) Teleexpress Kilka audycji radiowych z udziałem uczestników projektu Nagranie programu laboratorium red. Wiktora Niedzickiego o eksperymencie “Pi of the Sky” i odkryciu błysku Powstał film Superbłysk zrealizowany przez redaktora Wiktora Niedzickiego dla MNiSW Informacje i film z narodzin czarnej dziury w internetowych serwisach na całym świecie !

Udział w konferencjach w 2008 Inne publikacje 2008 The catalog of short periods stars from the “Pi of the Sky” data, New Astronomy A. Majczyna, M. Należyty, M. Biskup, G. Wrochna, M. Sokołowski, K. Nawrocki, K. Małek, L. Mankiewicz, L.W. Piotrowski Udział w konferencjach w 2008 The Sixth Huntsville Gamma-Ray Burst Symposium 2008 COSPAR Assembly, Montreal Workshop on astronomical image processing, UCD Dublin, Ireland Inne Kilkanaście wystąpień poświęconych projektowi “Pi of the Sky” i obserwacji GRB080319B, wygłoszonych przez uczestników projektu Obroniony doktorat Marcina Sokołowskiego : “Investigation of astrophysical phenomena in short time scales with "Pi of the Sky"”

Prezentacje 2008 M. Sokolowski : Broadband observations od the naked-eye GRB 080319B, seminarium kosmologiczne, 18.11.2008, pdf M. Sokolowski : Prompt optical observations of GRBs with "Pi of the Sky" system, 6th GRB Conference, Huntsville 23.10.2008, pdf M. Sokolowski : Pi of the Sky Introduction and Data Analysis, Workshop on AStronomical Image Processing, Dublin 18 - 20.08.2008, pdf M. Sokolowski : obrona doktoratu, 1.07.2008, pdf M. Sokolowski : Wczesna obserwacja najjasniejszego optycznie blysku gamma GRB 080319B wykonana przez detektor "Pi of the Sky", seminarium Struktura Jądra Atomowego, 21.05.2008, pdf M. Sokolowski : "Pi of the Sky" observation of the naked-eye GRB 080319B, CAMK, 30.04.2008, pdf G. Wrochna : GRB 080319B najpotezniejsza eksplozja kosmiczna, seminarium ZCIOF, 10.10.2008, ppt, pdf G. Wrochna: Prompt optical observations of GRB 080319B, COSPAR Assembly, Montreal (Kanada) 16.07.2008, ppt, pdf L. W. Piotrowski : Obserwacja i wyniki analizy rekordowego błysku GRB080319B, seminarium "From Neutrinos to Cosmic Sources", Warszawa 6.06.2008, pdf K. Malek : „Pi of the Sky” - detekcja i obserwacja szybkozmiennych zjawisk astrofizycznych, seminarium Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Warszawa 23.01.2008, ppt I jeszcze pare innych nie wymienionych ...

Złożone wnioski ( 31 lipca 2008 ) : Finansowanie Zakończone granty : Inwestycyjny “Laboratorium Aparatury Astrofizycznej”, Kwota 1 750 000 PLN , IPJ “Wykorzystanie aparatury "Pi of the Sky" do poszukiwania rozbłysków optycznych w ramach globalnego, automatycznego systemu obserwacji szybkozmiennych zjawisk kosmicznych”, kierownik dr hab. Lech Mankiewicz Złożone wnioski ( 31 lipca 2008 ) : “Poszukiwanie błysków optycznych stowarzyszonych z błyskami gamma oraz innych szybkozmiennych zjawisk na niebie przy użyciu pełnego detektora systemu detekcyjnego “Pi of the Sky”, kierownik prof. Aleksander Żarnecki “Poszukiwanie pierwotnej emisji optycznej z rozbłysków gamma oraz innych szybkozmiennych zjawisk astrofizycznych kosmicznego pochodzenia w różnych zakresach widma” , kierownik dr hab. Lech Mankiewicz Opracowanie nowej, wysokoczułej, niskoszumowej kamery CCD z wewnętrzną analizą sygnału dla projektu π, 493 321 PLN, IPJ

Podsumowanie i perspektywy Mimo małego pola widzenia nawet przy pomocy prototypu w LCO, można dokonywać ważnych na skale światową obsewacji Obserwacja GRB080319B sprawiła, że marka “Pi of the Sky” stała się dobrze ropoznawalna w społeczności badaczy GRB Prototyp w LCO ma się dobrze, co noc zbiera dane i zapewne dostarczy jeszcze wielu ciekawych obserwacji Pełny system ( start 2009 / 2010 ? ), pozwoli na znacznie więcej obserwacji GRB w trakcie samego błysku ( konserwatywne oszacowanie ~ 2 / rok ) Trwa budowa pełnego systemu Trwają negocjacje dotyczące lokalizacji ( Chorwacja, Hiszpania, Chorwacja – Hiszpania, inne ? )