Miłośnicy astronomii posiadający sprzęt do astrofotografii (montaż z goto; teleskop ≥15-20 cm; kamera mono CMOS/CCD) mogą znaleźć się na pierwszej linii badań naukowych, dołączając do międzynarodowej akcji poszukiwania optycznych odpowiedników fal grawitacyjnych w ramach projektu nauki obywatelskiej pod nazwą Łowcy Kilonowych (ang. Kilonova Catchers). Do wzięcia udziału obecnej kampanii O4 do opisanej powyżej konfiguracji sprzętowej konieczny jest przynajmniej jeden (a najlepiej dwa) filtr astronomiczny z dwóch oddzielnych grup filtrów niebieskich (UBV/µg) lub czerwonych (RI/riz).
Już 27 czerwca została podjęta próba weryfikacji przez Łowców Kilonowych, czy podczas prawdopodobnej koalescencji S230627c da się zaobserwować optyczny odpowiednik tego zjawiska spośród czterech pojaśnień zaobserwowanych na niebie w prawdopodobnym obszarze S230627c przez przegląd ZTF.
Od 24 maja 2023 roku ruszała kampania O4 obserwacji fal grawitacyjnych, która potrwa do końca 2024 roku. Pierwszy miesiąc był etapem technicznym/inżynieryjnym – obejmował kontrolę działania interferometrów fal grawitacyjnych i na razie uczestniczyły w nim przede wszystkim dwa interferometry LIGO. Stopniowo będą dołączały interferometry Virgo i KAGRA, zgodnie z tytułowym diagramem.
Co to są kilonowe?
Jest to zjawisko połączenia się układu podwójnego gwiazd neutronowych lub układ gwiazda neutronowa+czarna dziura. Podczas tego zjawiska oprócz powstania fal grawitacyjnych oczekuje się również emisji w zakresie promieniowania elektromagnetycznego, które w sprzyjających okolicznościach mogą zostać zaobserwowane na Ziemi.
Pojęcie kilonowej wprowadził Metzger ze współpracownikami w 2010 roku. Na podstawie symulacji numerycznych autorzy oszacowali rzeczywistą wielkość dzielności promieniowania w maksimum na kilka razy 1041 ergów/ na sekundę (jasność absolutna MV = –16m), uwzględniając procesy „r”, jako źródło energii. Czyli obiekt staje się około tysiąc (kilo) razy jaśniejszy w maksimum niż klasyczna nowa – stąd termin „kilonowa”. Jest to jasność w maksimum pośrednia pomiędzy klasyczną nową i supernową.
Rzadziej kilonowe nazywane są makronowymi (ang. macronova). Pojęcie to wprowadził w 2005 roku Kulkarni – jest ono bardziej ogólne, ponieważ nie jest tak ściśle związane z jasnością, jak kilonowa (jasność ~ 1000 × klasyczna nowa), co może się zmieniać w miarę ewolucji fizycznego modelu zjawiska.
Rozróżniamy dwa rodzaje kilonowych podczas łączenia się gwiazd neutronowych (lub układów gwiazda neutronowa+czarna dziura):
• niebieska kilonowa, która dominuje w całkowitej emisji promieniowania przez pierwsze godziny po szybkim spadku jasności >1m/dzień w filtrach UBV (µg),
• czerwona kilonowa – początkowo dominuje niebieska kilonowa. Natomiast czerwony składnik przeważa po 1–2 dniach od zlania się gwiazd neutronowych. Świeci głównie w filtrach Rc, Ic J, H (r,i,z) ze spadkiem jasności >0,5m/dzień.
Koalescencji dwóch gwiazd neutronowych lub układu gwiazda neutronowa+czarna dziura – rysunek ilustrujący miejsce powstawania czerwonych kilonowych (dla maks. jasności 16–17m obserwowalne przez astroamatorów przez 5–8 dni) i niebieskich kilonowych (dla maks. jasności 16–17m obserwowalne przez astroamatorów przez 1–2 dni). Do obserwacji tych kilonowych należy używać odpowiednio jednego z filtrów czerwonych (RI/riz) lub niebieskich (UBV/µg). Źródło: opracowanie na podstawie instrukcji PRZEWODNIK ASTRONOMA
Łowcy Kilonowych
Już podczas kampanii O3 miłośnicy astronomii zostali zaangażowani do poszukiwania optycznych odpowiedników GW w ramach projektu nauki obywatelskiej Łowcy Kilonowych (ang. Kilonova Catchers, http://kilonovacatcher.in2p3.fr/), który skupia się na obserwacjach w zakresie optycznym zjawisk towarzyszących detekcji fal grawitacyjnych przez obecnie działające obserwatoria fal grawitacyjnych. W szczególności dotyczy to obserwacji emisji promieniowania elektromagnetycznego podczas zjawiska kilonowej, czyli koalescencji dwóch gwiazd neutronowych w zwartym układzie podwójnym lub koalescencji czarnej dziury i gwiazdy neutronowej. W kampanii obserwacyjnej O3 uczestniczyło 40 astroamatorów z całego świata (głównie z Europy), fotografując galaktyki teleskopami o aperturach 15–30 cm.
• Aby włączyć się w kampanię, należy założyć profil użytkownika na portalu Łowców Kilonowych i podać parametry swojego zestawu obserwacyjnego oraz współrzędne geograficzne miejsca obserwacji.
• Jeżeli konkretnego użytkownika będzie miał dużą szansę na detekcję kilonowej, otrzyma kanałami komunikacyjnymi (e-mail, strona internetowa Łowców Kilonowych, powiadomienia w aplikacji Slack) plan obserwacyjny z listą współrzędnych wypośrodkowanych na najbardziej obiecujących kandydatach (galaktyki macierzyste). Zawiera następujące informacje: nazwa galaktyki; RA i Dec środka obrazu oraz wskazanie prawdopodobieństwa, że obserwowany fragment nieba zawiera to konkretne zdarzenie emisji fal grawitacyjnych.
• Wymagane są obserwacje teleskopami z filtrami astronomicznymi:
sekwencje zdjęć w jednym z filtrów niebieskich (UBV/µg) i czerwonych (RI/riz),
np. jedna 300 s ekspozycja z filtrem B i jedna 300 s ekspozycja z filtrem Rc.
• Skalibrowane zdjęcia (korekcja: „darki”+„flaty” i identyfikacja astrometryczna – o ile możliwe) powinny być jak najszybciej przesłane na stronę internetową Łowców Kilonowych http://kilonovacatcher.in2p3.fr/
Od alertu o emisji fal grawitacyjnych LIGO/Virgo/KAGRA do obserwatora (Łowcy Kilonowych) i dalsze postępowanie uczestników programu obserwacyjnego po otrzymaniu listy galaktyk do sfotografowania swoim zestawem obserwacyjnym. Źródło: Łowcy Kilonowych, luty 2022
Więcej informacji na temat uczestnictwa w projekcie Łowców Kilonowych można znaleźć w załączonej na końcu tego materiału instrukcji PRZEWODNIK ASTRONOMA.
Możliwa kilonowa z dzisiaj - S230627c???
Detekcja fal grawitacyjnych S230627c nastąpiła poprzez dwa interferometry LIGO (tylko!) 27 czerwca 2023 roku o godz. 01:53:37 UT i została sklasyfikowana z prawdopodobieństwem 50% jako połączenie się czarnej dziury z gwiazdą neutronową (NSBH: 0.49 / BBH: 0.48 / Noise: 0.03) w odległości około 290 Mpc. Niemal tak samo prawdopodobne jest, że mogły połączyć się dwie czarne dziury, ale wtedy nie oczekujemy zjawisk w domenie promieniowania elektromagnetycznego.
Obszar wielu stopni kwadratowych (patrz: czerwona elipsa w widoku nieba astro-COLIBRI) wokół współrzędnych RA = 10 h 42 m 33.92 s, DEC = 48 d 52 m 26.42 s sfotografował teleskop robotyczny ZTF po momencie wystąpienia S230627c. ZTF odkrył automatycznie cztery pojaśnienia na niebie w tym obszarze nieba (to mogą być np. wybuchy supernowych, nowych, kilonowych):
| ZTF Name | IAU Name | RA (deg) | DEC (deg) | Filter | Mag | MagErr |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
| ZTF23aaptsuy | AT2023lxu | 160.2019569 | +41.9681656 | r | 20.20 | 0.08 |
| ZTF23aapttaw | AT2023lxt | 164.6898146 | +60.9545924 | r | 21.11 | 0.20 |
| ZTF23aaptudb | AT2023lxs | 166.5566080 | +78.5596361 | r | 20.86 | 0.16 |
| ZTF23aaptusa | AT2023lxx | 162.0445716 | +71.8414115 | g | 20.89 | 0.19 |
Są to bardzo słabe zjawiska o jasnościach 20-21m w filtrach astronomicznych sloanowskich r oraz g.
Widok strony internetowej Astro-COLIBRI (jest też aplikacja na telefon) z bieżącymi informacjami na temat gwałtownych zjawisk we Wszechświecie - w tym emisji fal grawitacyjnych na przykładzie S230627c. Podane są również warunki obserwacyjne dla wybranego obserwatorium astronomicznego (np. miasto Szczecin). Tutaj można znaleźć alerty o zaobserwowaniu rozbłysków gamma, neutrin i wybuchów supernowych. Źródło: astro-COLIBRI
Poszukiwanie optycznego odpowiednika S230627c to nie jest typowa sesja Łowców Kilonowych, gdzie wielu obserwatorów dostaje swoją listę galaktyk do sfotografowania w zależności od teleskopu i położenia geograficznego. Jest to próba weryfikacji, czy 1,2-metrowy teleskop ZTF w Obserwatorium Mount Palomar w Kalifornii faktycznie zarejestrował kilonową?
Okazało się, że również przegląd nieba ATLAS zarejestrował dwa pojaśnienia na niebie w pozycji ZTF23aaptsuy oraz ZTF23aapttaw przed koalescencją S230627c – co wyklucza te obiekty jako lokalizacje potencjalnej kilonowej powiązanej z S230627c. Pozostają więc do weryfikacji pojaśnienia ZTF23aaptudb oraz ZTF23aaptusa.
Kampania poszukiwania kilonowej dla S230627c została odwołana 28 czerwca 2023 roku. Wykryte obiekty w-g kolejnych danych fotometrycznych ZTF wykazują 'płaską' krzywą blasku – co nie jest oczekiwane dla kilonowych, gdzie spadki jasności powinny być > 0,5-1 magnitudo na dobę.
Sytuacja jest rozwojowa. Przez najbliższe półtora roku (do końca 2024 roku) miłośnicy astronomii mogą uczestniczyć poszukiwaniach optycznych odpowiedników fal grawitacyjnych w ramach projektu nauki obywatelskiej Łowcy Kilonowych. Zachęcam do przyłączenia się do Łowców Kilonowych (http://kilonovacatcher.in2p3.fr/) i obserwacji niezwykłych zjawisk zwanych kilonowymi.
.
Na stronie Łowców Kilonowych są założone wpisy do przesyłania skalibrowanych zdjęć (korekcja: „darki”+„flaty” i identyfikacja astrometryczna – o ile możliwe)) dla czterech pojaśnień w galaktykach odkrytych przez ZTF, które mogą mieć związek z koalescencją S230627c. Przekreślone obiekty ZTF23aaptsuy oraz ZTF23aapttaw nie są lokalizacją potencjalnej kilonowej powiązanej z S230627c, ponieważ przegląd nieba ATLAS zaobserwował pojaśnienia przed koalescencją S230627c. Źródło: portal Łowców Kilonowych
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
Do pobrania: PRZEWODNIK ASTRONOMA w języku polski (przetłumaczyłem go za zgodą autorów), czyli jak przyłączyć się i działać jako astroamator – Łowca Kilonowych (ang. Kilonova Catchers)
Forum astronomiczne ASTROPOLIS: Ruszyła kampania O4 obserwacji fal grawitacyjnych LVK i są potrzebni astroamatorzy-Łowcy Kilonowych
Forum astronomiczne FA: Ruszyła kampania O4 obserwacji fal grawitacyjnych LVK i są potrzebni astroamatorzy-Łowcy Kilonowych
Źródło: Łowcy Kilonowych (ang. Kilonova Catchers)
Na ilustracji zaktualizowana na dzień 15 czerwca 2023 roku lista kampanii obserwacyjnych O1, …, O5 fal grawitacyjnych za pomocą interferometrów LIGO, Virgo i KAGRA (LVK). Od 24 maja 2023 roku do końca 2024 roku będzie trwała kampania obserwacyjna O4. Przy kampaniach obserwacyjnych podano oczekiwaną granicę detekcji fal grawitacyjnych w megaparsekach przez interferometry LIGO-Virgo-KAGRA podczas zjawiska połączenia się układu podwójnego gwiazda neutronowa+czarna dziura. Źródło: the KAGRA Collaboration, the LIGO Scientific Collaboration, and the Virgo Collaboration
