АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2007, том 84, № 12, с. 1110-1134
УДК 520.2+520.8+524.35-75-126-128
ОПТИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ, ОТКРЫТИЕ СВЕРХНОВЫХ 2005Ы^, 2005ее, 2006ak И ПОИСК ТРАНЗИЕНТОВ НА ТЕЛЕСКОПЕ-РОБОТЕ "МАСТЕР"
© 2007 г. В. М. Липунов1, В. Г. Корнилов1, А. В. Крылов1, Н. В. Тюрина1, А. А. Белинский1, Е. С. Горбовской2, Д. А. Кувшинов2, П. А. Грицык2, Г. А. Антипов3, Г. В.Борисов1, А. В. Санкович3, В. В. Владимиров3, В. И. Выборнов2, А. С. Кузнецов2
1 Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова,
Москва, Россия
2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
3Московское объединение "Оптика", Москва, Россия Поступила в редакцию 04.04.2007 г.; принята в печать 05.04.2007 г.
Представлены результаты наблюдений на телескопе-роботе МАСТЕР за 2005—2006 гг., в том числе первые в мире наблюдения оптического излучения гамма-всплесков GRB 050824 и GRB 060926. Полученные данные совместно с более поздними наблюдениями дают закон изменения блеска ¿-о.55±о.°5 для GRB 050824. Для GRB 060926 обнаружена оптическая вспышка — повторное повышение яркости, повторяющее поведение в рентгеновском диапазоне. Найден наклон спектра излучения GRB 060926 FE ~ Е-в, где в =1.0 ± 0.2. Получены пределы на оптический блеск 26 гамма-всплесков, 9 из которых являются первыми по времени. В ходе обзора снято и обработано в реальном времени более 90% доступного неба до 19т. Создана виртуальная база данных. Положен предел на частоту оптических вспышек, не связанных с регистрируемыми гамма-всплесками и на диаграмму направленности гамма-всплесков. Открыты три сверхновые звезды: SN 2005Ьу (типа 1а) — первая на территории России, SN 2005ее — одна из самых мощных среди сверхновых II типа, SN 2006ак (типа 1а). Получены второе в мире изображение сверхновой SN 2006Х на стадии роста и кривая блеска, полностью описывающая ее максимум и экспоненциальный спад. Предложен и апробирован новый метод поиска оптических транзиентов гамма-всплесков, обнаруженных по триангуляции с разных космических аппаратов.
PACS: 95.55.Cs, 95.75.De, 95.75.Rs, 95.85.Kr, 98.70.Rz, 97.60.Bw, 98.70.Qy
1. ВВЕДЕНИЕ
Создание робот-телескопов — т.е. телескопов, которые не только автоматически снимают, но и автоматически обрабатывают изображения и вырабатывают стратегию наблюдений — является новой, бурно развивающейся областью современной астрономии.
МАСТЕР (Мобильная Астрономическая Система ТЕлескопов-Роботов) — первый робот-телескоп в России, — начал создаваться усилиями ученых ГАИШ МГУ и Московским объединением "Оптика" в 2002 г. и продолжает постоянно развиваться [1, 2]. В современной комплектации система представляет собой четыре параллельных телескопа на автоматизированной параллактической монтировке, способной наводиться со скоростью до 6% (установлены вблизи г. Домодедово
Московской области), и двух камер сверхширокого поля зрения с отдельными монтировками и укрытиями, причем одна из них расположена на Горной солнечной станции Пулковской обсерватории (около г. Кисловодск), т.е. на расстоянии 1500 км от другой (установленной также вблизи г. Домодедово). Параметры телескопов и ПЗС-камер приведены в табл. 1.
Наиболее близким по своим характеристикам аналогом системы МАСТЕР (М1р:/^егу.регер-let.ru) в мире является американская система ROTSE-III [3] (http://www.rotse.net). Отличием системы МАСТЕР (рис. 1) является не только большее поле зрения, но и наличие нескольких телескопов на одной оси, что позволяет осуществлять одновременную съемку в разных диапазонах длин волн. Главный телескоп — телескоп-1 (диаметр 355 мм, модифицированная система Рихтера—
ОПТИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ Таблица 1. Телескопы и приемники системы МАСТЕР-Домодедово
Телескоп Оптическая система Диаметр, мм Светосила Регистрирующая ПЗС-камера Поле зрения Формат, Мпикс.
1 Рихтер—Слефогт 355 F/2.6 Apogee U16E 2.4° x 2.4° 16
2 Рихтер—Слефогт 200 F/2.6 Sony LCL902K 1 x 0.7 0.4
3 Флюгге 280 F/2.5 Pictor-416 1 x 0.7 0.4
4 Райт 200 F/4 SBIG ST-10XME 1 x 0.7 3.2
5 Широкопольная камера 25 F/1.2 Foreman Electronics FE-285, Sony ICX 285AL 30 x 40 1.4
Слефогта (автор идеи и расчетов этой оптической схемы — В.Ю. Теребиж)) — ведет съемку в белом свете и является главным поисковым элементом системы. На нем установлена большая ПЗС-камера Apogee Alta U16 (4096 х 4096 пикс.), позволяющая получать изображения на поле 6 кв. град. На телескопе-2 (система Рихтера— Слефогта, диаметр 200 мм, построен Г.В. Борисовым) видеокамера Sony позволяет получать изображения глубиной 13т—14т с временным разрешением 0.05 с. В сходящемся пучке телескопа-3 — системы Флюгге (диаметром 280 мм) — установлена призма, позволяющая получать спектры объектов до 13т на поле зрения 30' х 40' с разрешением 50 A (камера Pictor-416). На телескопе-4 системы Райта (диаметр 200 мм, построен А.В. Санковичем) стоит турель фильтров и камера SBIG ST-10XME. Кроме этого, МАСТЕР оборудован камерой сверхширокого поля (50° х 60°), которая перекрывает поле зрения орбитального гамма-телескопа HETE, позволяя проводить синхронные с ним наблюдения до 9т под отдельной автоматической крышей. Такие широкопольные установки позволяют вести поиск ярких короткоживущих объектов.
Летом 2006 г. нами установлена камера широкого поля (MACTEP-VWF-Кисловодск) на Горной солнечной станции ГАО РАН, которая позволяет осуществлять непрерывный мониторинг неба на поле 420 кв. град. до 13т за 5-с экспозиции.
Таким образом, на момент написания статьи мы имеем 3 автоматизированные мини-обсерватории со следующим оборудованием:
— Телескопы и ПЗС-камеры — 6 шт.
— Автоматические экваториальные монтировки — 3 шт.
— Автоматизированные укрытия — 3 шт.
— Датчик облачности и температуры — 2 шт.
— GPS-приемники — 1 шт.
— Управляющие и обрабатывающие компьютеры — 6 шт.
Кисловодская и подмосковная системы связаны по Интернету и способны в течение нескольких десятков секунд (с учетом времени обработки) реагировать на обнаруженные некаталогизированные объекты (оптические транзиенты). О результатах совместных наблюдений сети МАСТЕР будет сообщено в отдельной работе.
МАСТЕР способен работать в полностью автономном режиме: по эфемеридам (на закате Солнца) и удовлетворительным погодным условиям (к управляющему компьютеру постоянно подключен датчик погоды-метеостанция) автоматически открывается крыша (над основной монтировкой и у широкопольной камеры), телескоп наводится на яркие звезды, проводит коррекцию и в зависимости от качества неба либо переходит в режим ожидания, либо начинает обзор по специальной полностью автоматизированной программе.
Итак, наблюдения проводятся в двух режимах: обзорном и "алертном" (наблюдение областей гамма-всплесков по полученным координатам). В первом случае телескоп автоматически последовательно снимает три кадра произвольной области с экспозицией от 30 до 60 с ("тройка"), переходит на соседнюю площадку с шагом 2° и через 40—50 мин повторяет "тройки". Это позволяет при обработке избавляться от артефактов и находить двигающиеся объекты. Алертный режим поддерживается посредством постоянной связи управляющего компьютера с международной Сетью наблюдения гамма-всплесков [4] (GCN; http://gcn.gsfc.nasa.gov). После регистрации гамма-всплеска на космических гамма-обсерваториях (Swift, HETE, Konus-Wind, INTEGRAL и др.) телескоп получает координаты области вспышки (так называемый квадрат ошибок), автоматически наводится, получает изображение этой области, обрабатывает его и выделяет все объекты, которых нет в каталогах. Если гамма-всплеск вспыхнул днем, его координаты включаются в программу наблюдений ближайшей ночи.
Рис. 1. Робот-телескоп широкого поля зрения МАСТЕР в обсерватории вблизи г. Домодедово (январь 2006 г.).
Создан уникальный программный пакет обработки изображений в реальном времени, позволяющий не только проводить астрометрию и фотометрию кадра, но распознавать объекты, не содержащиеся в астрономических каталогах: сверхновые звезды, новые астероиды, оптические транзи-енты и проч.
За все время наблюдений (см. результаты 2002-2004 гг. в работах [1, 2]) на системе МАСТЕР получены изображения 52 квадратов ошибок гамма-всплесков. В 23 случаях эти наблюдения явились первыми в мире. В трех случаях зафиксировано оптическое излучение (впервые в Европе для GRB 030329 и в двух случаях, о которых мы сообщаем в настоящей статье — впервые в мире).
Нужно подчеркнуть, что с февраля по август 2006 г. главная матрица поискового телескопа была в ремонте и обзор неба фактически не проводился.
2. НАБЛЮДЕНИЯ ГАММА-ВСПЛЕСКОВ В 2005-2006 гг.
С начала 2005 г. по октябрь 2006 г. МАСТЕР-Домодедово провел наблюдения 31 гамма-всплесков (табл. 2). В 16 случаях были получены первые
верхние пределы на поток оптического излучения, т.е. значения, ярче которых оптический кандидат для гамма-всплеска не обнаружен. Следует отметить, что за 2005 г. в ночное для московской области время и на доступном для МАСТЕРа небе с орбитальной обсерватории SWIFT, давшей более 90% всех зарегистрированных в 2005 г. всплесков, было получено всего несколько сообщений, одно из которых пришло во время дождя. Тем не менее, нам удалось первыми в мире зафиксировать излучение двух гамма-всплесков.
Ниже везде, если не оговорено специально, мы приводим инструментальные звездные величины в белом свете. Фотометрия производилась в автоматическом режиме по части отождествленных с каталогом USN0-A2.0 [51] звездам всего кадра (обычно около 2000 звезд на кадр) с комбинированной звездной величиной R- и В-величинах USN0-A2.0:
m = 0.89R + 0.11В. (1)
Такая комбинация была выбрана нами из соображений, чтобы наша инструментальная звездная величина была близка к R-величинам малых планет, т.е. к объектам с солнечным спектром. Как показывают наши наблюдения, эти величины
Таблица 2. Наблюдения областей (квадратов ошибок) гамма-всплесков 2005—2006 гг.
Гамма-всплеск Публикация в GCN- Время от регистрации гамма- Предельная звездная Первое наблюдение? Комментарии к наблюдениям
циркуляре всплеска величина
GRB 060926 5632 [5] 5619 [6] 5613 [7] 76 c
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.