Kilonova-Chasing Gravitational-Wave Optical Transient Observer er ved at se hele himlen

På det sidste, der har været en strøm af interesse for gravitationsbølger. Efter den første officielle opdagelse hos LIGO / Jomfruen i 2015, Der er kommet data ind, der viser, hvor almindelige disse engang teoretiske fænomener faktisk er. Normalt er de forårsaget af ufattelige voldelige begivenheder, såsom et sammensmeltende par sorte huller. Sådanne begivenheder har også en tendens til at udsende en anden type fænomener - lys. Indtil nu, det har været vanskeligt at observere nogen optik forbundet med disse gravitationsbølge-emitterende begivenheder. Men et team af forskere håber at ændre det med den fulde implementering af Gravitation-wave Optical Transient Observer (GOTO) teleskopet.

GOTO-projektet er designet specifikt til at finde og overvåge de dele af himlen, som andre instrumenter, såsom LIGO, opdage gravitationsbølger fra. Dens oprindelige inkarnation, kendt som GOTO-4 prototypen, blev bragt online i 2017. Beliggende i La Palma, på De Kanariske Øer, denne prototype bestod af fire "enhedsteleskoper" (UT'er) anbragt i en 18 fods muslingekuppel. I 2020, denne prototype blev opgraderet til 8 UT'er, giver mulighed for et meget bredere udsyn til himlen.

Det brede synsfelt er nødvendigt for dets arbejde med at detektere gravitationsbølgebaserede optiske fænomener, som retningsbestemt gravitationsbølger er notorisk svære at fastlægge. Jo bredere et teleskops synsfelt er, jo mere sandsynligt vil det være i stand til at opdage en hændelse, der sker.

Som sådan, operatørerne af GOTO startede en opgraderingsplan i 2020. Disse opgraderinger omfattede yderligere 8 UT i en separat kuppel ved det samme observatorium, som forventes at blive tilføjet i begyndelsen af ​​2021. Mere ambitiøst, holdet planlægger at genskabe arrayet med to enheder i La Palma ved Siding Spring Observatory i New South Wales, Australien. Med disse teleskoper på hver sin side af verden, GOTO vil "aktivere tæt på 24-timers observationer, at sikre, at GOTO er i stand til at reagere på advarsler, når de opstår, " ifølge en nylig avis.

Disse advarsler er en yderst vigtig del af GOTOs observationsplanlægning. De kommer fra NASAs Gamma-ray Coordination Network (GCN), et alarmsystem, der ikke kun overvåger gravitationsbølger, men også andre fænomener, der kunne producere interessante optiske data, såsom kilonovaer eller gammastråleudbrud.

GOTO overvåger dette netværk gennem dets softwarepakke, som også er en nøglekomponent til den overordnede systemdrift. GOTO Telescope Control System (G-TeCS) er et specialskrevet Python-script, der overvåger for signaler af interesse, beregner hvilket signal der har højeste prioritet, og flytter derefter teleskoperne fysisk til en observationsposition. Det er også i stand til at gøre alt det på mindre end 30 sekunder, giver mulighed for en ekstrem hurtig vending for at observere disse forbigående fænomener af interesse.

Når teleskoperne er placeret, G-TeCS er også i stand til at indsamle og analysere billeder. Den sammenligner alle billeder den tager med et kalibreringsbillede, og bruger en type kunstig intelligens kendt som et konvolutionelt neuralt netværk til at tildele en score til sandsynligheden for, at det opdagede et signal af interesse. Som med så meget AI-støttet forskning, mennesker er den sidste del i analysekæden. Forskere bruger et værktøj kaldet GOTO Marshall til individuelt at validere højinteressemål, og kan også planlægge opfølgende observationer med andre teleskoper i området.

Alt dette softwaresystem er fjernstyret på University of Warwick, hvem leder GOTO-projektet, som omfatter ni andre institutioner fra Storbritannien, Australien, Thailand, Spanien, og Finland. Mens de fortsætter med at implementere deres planlagte forbedringer, og data bliver ved med at komme ind, vi begynder at være i stand til at visualisere de katastrofale begivenheder forbundet med nogle af de mest voldelige fænomener i universet.