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GOTO (conjunto de telescopios)

El Observador óptico transitorio de ondas gravitacionales ( GOTO ) es un conjunto de telescopios ópticos robóticos optimizados para el descubrimiento de contrapartes ópticas de eventos de ondas gravitacionales [1] y otras señales de múltiples mensajeros . El conjunto consta de una red de sistemas de telescopios, cada uno de los cuales consta de ocho telescopios de 0,4 m en un solo soporte. [2]

En mayo de 2023, la red consta de dos sitios, cada uno con dos sistemas. GOTO-N (Norte) ubicado en el Observatorio Roque de los Muchachos (ORM) en la isla de La Palma , España [3] y GOTO-S (Sur) ubicado en el Observatorio Siding Spring (SSO), Australia . [4]

El proyecto está dirigido por un consorcio internacional de universidades y otros institutos de investigación, entre ellos la Universidad de Warwick , la Universidad de Monash , la Universidad de Sheffield , la Universidad de Leicester , el Observatorio Armagh , el Instituto Nacional de Investigaciones Astronómicas de Tailandia , el Instituto de Astrofísica de Canarias , la Universidad de Portsmouth y la Universidad de Turku . [5]

Diseño y operación

Telescopios

Cada sistema GOTO puede apuntar de forma independiente, mientras que cada unidad de telescopio (UT) tiene una orientación fija en la montura , por lo que los 8 deben apuntar a la vez. La orientación de cada UT está desplazada de las demás para cubrir el área adyacente del cielo, con una pequeña superposición entre ellas. Esto da como resultado que cada sistema GOTO actúe como un único gran telescopio con un campo de visión (FoV) muy amplio. [2]

Los UT son telescopios newtonianos ASA H400 , cada uno con una apertura de 400 mm y una distancia focal de 960 mm (f/2,4). [2] A cada telescopio se adjunta un enfocador, una rueda de filtros y una cámara ML50100 de Finger Lakes Instrumentation (FLI), [2] basada en el sensor CCD Onsemi KAF-50100. [6] La rápida relación focal de f/2,4 y el gran sensor de imagen dan como resultado un campo de visión relativamente grande, y cada sistema GOTO tiene un FoV total de aproximadamente 40 grados cuadrados, [2] alrededor de 200 veces el área de la Luna llena en el cielo. La rápida relación focal también significa que solo se necesita una pequeña cantidad de tiempo para observar cada área del cielo, y cada visita requiere solo 3 minutos de tiempo de exposición. [2]

Identificando transitorios

GOTO utiliza imágenes de diferencias para identificar cambios en objetos existentes y la aparición de nuevos transitorios. [7] Las imágenes del cielo se comparan con observaciones anteriores de la misma región; encontrar la diferencia entre estas dos imágenes mostrará solo los cambios en la nueva imagen. Las fuentes dentro de estas imágenes diferentes se pueden detectar automáticamente. El uso de imágenes diferenciales de esta manera produce miles de fuentes candidatas por imagen, la gran mayoría de las cuales son artefactos del procesamiento y no transitorios reales. [8] [9] GOTO utiliza un clasificador de "falsos reales" basado en una red neuronal convolucional para identificar qué fuentes probablemente sean reales. [9]

Estallidos de rayos gamma

Además del seguimiento de eventos de ondas gravitacionales, GOTO puede responder a detecciones de estallidos de rayos gamma . [10]

Estudio de todo el cielo

Ubicación de GOTO-N en La Palma frente a la costa de Marruecos y GOTO-S en el este de Australia
IR A-N
IR A-N
VE A S
VE A S
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Ubicaciones de GOTO-N y GOTO-S.

El modo de operación típico de GOTO cuando no se realiza una campaña de seguimiento es inspeccionar todo el cielo visible. Como hay sitios ubicados tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur, el cielo visible para GOTO son todas las áreas que son visibles por la noche desde cualquier lugar de la Tierra. Si ambos sitios tienen buenas condiciones climáticas, se podrá observar todo el cielo visible cada 2 o 3 días. [2]

Estas observaciones se procesan utilizando imágenes diferenciales que permiten el descubrimiento fortuito de transitorios no relacionados con eventos de múltiples mensajeros, como supernovas , eventos de perturbación de mareas y transitorios ópticos azules rápidos . [7]

Historia

La primera fase del desarrollo de GOTO fue el despliegue de un sistema prototipo ubicado en el sitio planificado del nodo norte, que consta de cuatro unidades de telescopios en una montura hecha a medida. [7] El sistema prototipo se implementó durante la segunda ejecución de observación (O2) de LIGO - Virgo Collaboration (LVC), logrando la primera luz en junio de 2017 [7] con su inauguración oficial el 3 de julio de 2017. [3]

El sistema prototipo estuvo activo durante la primera mitad de la tercera ejecución de observación de LVC (O3a), que se realizó entre abril y octubre de 2019. [11] Durante este tiempo, GOTO pudo responder a eventos de ondas gravitacionales y comenzar a observar dentro de un minuto de alertas recibidas (si la región de origen era visible). [12]

A finales de 2019, se concedió financiación para ampliar la red con dos sistemas GOTO completos y un sitio duplicado en Australia. [13] En 2020 se estaba implementando el primer sistema completo del nodo norte, con el segundo sistema planeado para principios de 2021 y el sitio australiano planeado para finales de ese año. [14]

El despliegue del segundo sistema norte se completó en agosto de 2021 [15] y, a pesar de los retrasos debido a la erupción volcánica de 2021 , el nodo norte completo se completó en diciembre de 2021 con la actualización del prototipo a la configuración de hardware final. [dieciséis]

A finales de 2022, se había preparado el sitio para el segundo nodo GOTO (GOTO-S) en el Observatorio Siding Spring (SSO) y se habían instalado las dos cúpulas. [17] [18] En mayo de 2023 se anunció que ambos sistemas en SSO se habían instalado con éxito. [19]

Descubrimientos

Hasta el 18 de febrero de 2024, los datos de GOTO se han utilizado en el descubrimiento de 245 transitorios astronómicos, de los cuales 62 han sido clasificados como supernovas y uno como evento de perturbación de mareas. [20] [21]

Referencias

  1. ^ "Estrellas de neutrones: nuevo telescopio detecta soles muertos en colisión". Noticias de la BBC . 21 de julio de 2022 . Consultado el 24 de enero de 2024 .
  2. ^ abcdefg Dyer, Martín J.; Steeghs, Danny; Galloway, Duncan K.; Dhillon, Vik S.; O'Brien, Paul; Ramsay, Gavin; Noysena, Kanthanakorn; Pallé, Enric; Kotak, Rubina; Bretón, René; Nuttall, Laura; Pollacco, Don; Ulaczyk, Krzysztof; Lyman, José; Ackley, Kendall D. (13 de diciembre de 2020). "El observador transitorio óptico de ondas gravitacionales (GOTO)". En Marshall, Heather K.; Spyromilio, Jason; Usuda, Tomonori (eds.). Telescopios terrestres y aéreos VIII . vol. 11445. ESPÍA. págs. 1355-1362. arXiv : 2012.02685 . Código Bib : 2020SPIE11445E..7GD. doi :10.1117/12.2561008. ISBN 978-1-5106-3677-4. S2CID  216906754.
  3. ^ ab "GOTO, un nuevo telescopio robótico para el Observatorio del Roque de los Muchachos". Instituto de Astrofísica de Canarias • IAC . 3 de julio de 2017 . Consultado el 24 de enero de 2024 .
  4. ^ Yazgin, Evrim (7 de julio de 2022). "Nuevos telescopios en Australia para ayudar a encontrar ondas gravitacionales". cosmosmagazine.com . Consultado el 24 de enero de 2024 .
  5. ^ Steeghs, Danny (2 de noviembre de 2017). "Persiguiendo la luz desde la cresta de una ola". Astronomía de la Naturaleza . 1 (11): 741. Código bibliográfico : 2017NatAs...1..741S. doi :10.1038/s41550-017-0317-8. ISSN  2397-3366.
  6. ^ "Nuevo sensor KAF-50100 con microlentes". www.flicamera.com . Consultado el 30 de enero de 2024 .
  7. ^ abcd Steeghs, D; Galloway, Dinamarca; Ackley, K; Dyer, MJ; Lyman, J; Ulaczyk, K; Cortador, R; Mong, YL; Dhillon, V; O'Brien, P; Ramsay, G; Poshyachinda, S; Kotak, R; Nuttal, LK; Pallé, E; Bretón, RP; Pollacco, D; Thran, E; Aukkaravittayapun, S; Awiphan, S; Burhanudin, U; Chote, P; Chrimes, A; Daw, E; Duffy, C; Eyles-Ferris, R; Gompertz, B; Heikkilä, T; Irawati, P; Kennedy, señor; Killestein, T; Kuncarayakti, H; Levan, AJ; Littlefair, S; Makrygianni, L; Pantano, T; Mata-Sánchez, D; Matila, S; Maund, J; McCormac, J; Mkrtichian, D; Mullaney, J; Noyseña, K; Patel, M; Role; Sawangwit, U; Stanway, ER; Estornino, R; Strøm, P; Tomado, S; Oeste, R; Blanco, DJ; Wiersema, K (abril de 2022). "El observador óptico transitorio de ondas gravitacionales (GOTO): rendimiento del prototipo y perspectivas de la ciencia transitoria". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 511 (2): 2405–2422. arXiv : 2110.05539 . doi :10.1093/mnras/stac013.
  8. ^ Borde, Henrik; Richards, José W.; Poznanski, Dovi; Bloom, Josué S.; Arroz, Juan; Negahban, Sahand; Wainwright, Martín (21 de octubre de 2013). "Uso del aprendizaje automático para el descubrimiento de datos de imágenes de estudios sinópticos". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 435 (2): 1047–1060. arXiv : 1209.3775 . doi :10.1093/mnras/stt1306. ISSN  1365-2966.
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  12. ^ Gompertz, BP; Cortador, R; Steeghs, D; Galloway, Dinamarca; Lyman, J; Ulaczyk, K; Dyer, MJ; Ackley, K; Dhillon, VS; O'Brien, PT; Ramsay, G; Poshyachinda, S; Kotak, R; Nuttal, L; Bretón, RP (01 de septiembre de 2020). "Búsqueda de contrapartes electromagnéticas para eventos de fusión de ondas gravitacionales con el prototipo de observador transitorio óptico de ondas gravitacionales (GOTO-4)". Avisos mensuales de la Real Sociedad Astronómica . 497 (1): 726–738. arXiv : 2004.00025 . doi :10.1093/mnras/staa1845. ISSN  0035-8711.
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  14. ^ Dyer, Martín J.; Steeghs, Danny; Galloway, Duncan K.; Dhillon, Vik S.; O'Brien, Paul; Ramsay, Gavin; Noysena, Kanthanakorn; Pallé, Enric; Kotak, Rubina; Bretón, René; Nuttall, Laura; Pollacco, Don; Ulaczyk, Krzysztof; Lyman, José; Ackley, Kendall D. (13 de diciembre de 2020). "El observador transitorio óptico de ondas gravitacionales (GOTO)". En Marshall, Heather K.; Spyromilio, Jason; Usuda, Tomonori (eds.). Telescopios terrestres y aéreos VIII (PDF) . vol. 11445. ESPÍA. págs. 1355-1362. Código Bib : 2020SPIE11445E..7GD. doi :10.1117/12.2561008. ISBN 978-1-5106-3677-4. S2CID  216906754.
  15. ^ Ulaczyk, Krzysztof (1 de agosto de 2021). "Segundo sistema GOTO instalado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos". goto-observatorio.org . Consultado el 25 de enero de 2024 .
  16. ^ Ulaczyk, Krzysztof (8 de diciembre de 2021). "¡Nodo norte completo desplegado!". goto-observatorio.org . Consultado el 25 de enero de 2024 .
  17. ^ "GOTO-Sur". Universidad Nacional de Australia. 2024-01-29 . Consultado el 29 de enero de 2024 .
  18. ^ Ulaczyk, Krzysztof (8 de diciembre de 2022). "Nuevas cúpulas GOTO erigidas en el Observatorio Siding Spring". goto-observatorio.org . Consultado el 25 de enero de 2024 .
  19. ^ Ulaczyk, Krzysztof (8 de mayo de 2023). "Dos nuevos conjuntos de telescopios instalados en el Observatorio Siding Spring". goto-observatorio.org . Consultado el 26 de enero de 2024 .
  20. ^ "Estadísticas, mapas del cielo y gráficos de transitorios de TNS | Servidor de nombres transitorios". www.wis-tns.org . Unión Astronómica Internacional. Archivado desde el original el 18 de febrero de 2024 . Consultado el 18 de febrero de 2024 .
  21. ^ "AT 2023lli | Servidor de nombres transitorios". www.wis-tns.org . Archivado desde el original el 3 de febrero de 2024 . Consultado el 3 de febrero de 2024 .