Спектр-РГ

[Foma]

Но обзор продолжается, так что главные новости еще впереди.

Хорошие новости.
Подскажите, правильно ли я понимаю, что обзорная миссия имеет шансы выявить немало новых и интересных объектов?

Из просмотра конференции в ИКИ у меня сложилось ощущение, что основные восторги все-таки связаны не открытиями объектов как таковых, а именно в наборе статистике. Главный восторг докладчиков - это непосредственное и массовое обнаружение скоплений галактик. Их можно и в оптике найти, но долго и сложно, а здесь просто в промышленных количествах поперло, с первых же сканов видят пачками. Там грандиозные надежды на эти данные по космологии и тд.
В плане интересных объектов упоминались результаты глубоких обзоров, которые были проведены во время перелета в L2:

Из них рекордным стал обзор галактического центра - его наблюдали 18 дней. Удалось обнаружить 137 источников, из них 47 новых. Все это слабые источники, светимостью ~10³⁴ эрг/с (красные "шапки" на графике)

Они занимают промежуточное положение между  рентгеновскими двойными и звездами с рентгеновскими коронами. Раньше объекты с такими промежуточными светимостями вообще не были известны (пустой бин на графике ниже). Возможно это аккрецирующие белые карлики или какая-то разновидность активных звезд

Это пожалуй было наиболее интригующее от ART-XC за всю конференцию. Были еще от него доклады по спектральному анализу источников, по их переменности - но все это штрихи к портрету известных вещей.
Основные результаты же и 90% зрелищного визуала все-таки получены на eROSITA. Как по мне. особенно удался микроквазар SS433 (вроде еще не публиковали)

И неудивительно, eROSITA работает в мягком рентгене, где источников много, разных и ярких. В жестком рентгене, на котором специализируется ART-XC, мало кто светит, те же квазары/блазары, только может сильно поглощенные и потому ранее незамеченные, мягкие гамма-репитеры (вряд ли получится поймать), да собственно и все. Для прочего нужны многодневные экспозиции, которых в ближайшие годы видимо больше не будет.

[Maki]

а здесь просто в промышленных количествах поперло, с первых же сканов видят пачками. Там грандиозные надежды на эти данные по космологии и тд.

Очень интересно и содержательно. Спасибо за информацию "из первых рук". Вот о таком должны рассказывать в новостях по ТВ, чтоб в мозгах у людей откладывалось что-то стоящее.

Для прочего нужны многодневные экспозиции, которых в ближайшие годы видимо больше не будет.

А что команда будет делать, когда полностью закончит обзор? Будет мониторить какие-то объекты, или перейдёт к многодневным экспозициям?

[gbrs]

За счёт сложения 6-7-8 экспозиций

Как это работает? Если я сложу 7 своих недосвеченных кадров, то ничего путного из этого, наверное, не выйдет. Я так понимаю и в других диапазонах телескопы за несколько раз свои экспозиции набирают.

[BioByte]

Если я сложу 7 своих недосвеченных кадров, то ничего путного из этого, наверное, не выйдет.

Почему нет, то? Длинная экспозиция это не что иное, как сумма более коротких, главное чтобы объект не убежал, но здесь это явно не проблема.

[gbrs]

Почему нет, то?

не знаю. В каждом "фото" соотношение сигнал шум, наверное, так себе. И сумма малых будет несколько отличаться от одной большой, видимо.

[Mirali]

И сумма малых будет несколько отличаться от одной большой, видимо.

Если точно, то, если сложить N "малых" экспозиций, на итоговой сумме отношение сигнал/шум увеличится в корень из N раз. В данном случае для каждой площадки (если, конечно, все будет работать как задумано) будет накоплено 8 "экспозиций", то есть, отношение сигнал/шум вырастет примерно в 2,8 раз. Это серьезно.
Если не вполне корректно изложил детали - профессионалы поправят, но основная суть такова
С уважением, Мирали

[BioByte]

если сложить N "малых" экспозиций, на итоговой сумме отношение сигнал/шум увеличится в корень из N раз.

Было актуально для плёнки когда делали пачку снимков в один кадр. Сейчас же цифра везде и при складывании снимков шум успешно фильтруется поскольку случаен в отличии от света.

[Mirali]

Уважаемый коллега, это актуально ВСЕГДА, практически независимо от используемого приемника. Вся современная астрофотография с ее сложением кадров основана на этом, в литературе все это вполне хорошо описано.С уважением, Мирали

[BioByte]

Я конечно не совсем точно выразился, но думаю понятно, что для корректной работы шумодава у исходников должно быть достойное соотношение сигнал/шум (обычно хватает 3:1) иначе он вытрет и сигнал за одно. Но вряд ли имеет смысл спорить с тем, что дополнительные проходы существенно прояснят картинку, и большей степени, именно благодаря современным алгоритмам подавления шума... если они конечно ISO не задрали выше всяких разумных пределов.

[Майоров Виктор]

Я конечно не совсем точно выразился, но думаю понятно, что для корректной работы шумодава у исходников должно быть достойное соотношение сигнал/шум (обычно хватает 3:1) иначе он вытрет и сигнал за одно. Но вряд ли имеет смысл спорить с тем, что дополнительные проходы существенно прояснят картинку, и большей степени, именно благодаря современным алгоритмам подавления шума... если они конечно ISO не задрали выше всяких разумных пределов.

Вы неверно представляете природу шума изображений. При качественных приемных устройствах, уровень шума определяется количеством зарегистрированных событий (например числом зарегистрированных фотонов или рентгеновских квантов). При этом отношение сигнал/шум определяется как корень квадратный из числа зарегистрированных событий. Мирали все правильно написал.
Строго говоря нужно еще учесть "шум чтения" приемника изображения, но скорее всего он очень небольшой, и позволяет простым суммированием коротких экспозиций улучшать сигнал/шум изображения.

[BioByte]

При этом отношение сигнал/шум определяется как корень квадратный из числа зарегистрированных событий.

Это верно конечно, только всё началось с утверждения, что сумма N коротких экспозиций сильно хуже одной длинной в N единиц. Я возразил что это давно не так и до сих пор не могу понять почему оказался не прав. Очевидно что у оптики и матрицы есть физические ограничения, но мы же не про это?

[Майоров Виктор]

При этом отношение сигнал/шум определяется как корень квадратный из числа зарегистрированных событий.

всё началось с утверждения, что сумма N коротких экспозиций сильно хуже одной длинной в N единиц.

Это верно только при большом "шуме чтения" сенсора. Реальных цифр по РГ я не знаю, так что оставим это в компетенции разработчиков РГ.

[BioByte]

Это верно только при большом "шуме чтения" сенсора.

Да, и я на самом деле, о том же. Перечитал с начала, действительно всё выглядит так, что я докопался до корень из N раз, понял, буду внимательнее цитировать в следующий раз Спасибо за замечание.

[OlegIn_Geolog]

Это верно конечно, только всё началось с утверждения, что сумма N коротких экспозиций сильно хуже одной длинной в N единиц.

Это правильно для идеальных условий. Но сделать механику, способную снять 1 кадр с выдержкой в несколько часов, дней очень сложно и невероятно дорого. Насколько я знаю даже Хаббл свои уникальные снимки с выдержками в несколько миллионов секунд делал точно также, сложением многих кадров. А в условиях Земли и вовсе невозможно (ночи имеют дурацкую особенность кончатся).
А делать много кадров и складывать на самом деле не сильно и хуже одного кадра. Поскольку базовый принцип (накопление полезного сигнала) сохраняется. Ведь чем шум отличается от полезного сигнала на многих кадрах (грубо). Тем что на одном кадре он в пикселе, где должно быть пусто он есть, а в другом кадре его нет. А полезный сигнал от далекого и неподвижного (в пределах общей выдержки) объекта есть на всех кадрах. И соответственно соотношение сигнал/шум растет.
В качестве примера мой снимок, одиночник двухминутный, и сумма 180 двухминутников, а это шесть часов накопления, три ночи... На одиночнике метла еле выделяется на фоне шумов, но если покрутить кривые то можно увидеть что вся ее структура есть, пусть она и еле видна на фоне шумов, а вот на сумме 180 кадров Метла уже очень неплохо выделена на фоне шума (кома огромная, у меня тогда еще не было корректора комы)

[Hart]

Уважаемые коллеги, прошу прощения за задержку с ответом насчет сложения экспозиций, был занят интересными делами.
А именно - готовили первую совместную российско-немецкую телеграмму (точнее телеграммы - ART-XC и eROSITA). Если в части технического взаимодействия координация немецкого и российского консорциумов налажена хорошо, то в плане научной работы пока еще много вопросов, в основном из-за недостатка опыта и времени на его приобретение.

Как вы знаете, СРГ каждую небесную площадку наблюдает несколько раз подряд, с интервалом между наблюдениями в 4 часа. Так вот, в одной из площадок на немецкой половине неба 31 декабря что-то вспыхнуло, причем в скане "до", на месте вспышки вообще не было никакого источника, а в скане "после" был, но очень-очень тусклый. Т.е. СРГ поймал какую-то короткую (<8 часов) рентгеновскую вспышку.
Не то, чтобы в этом было что-то особенно удивительное - на небе каждый день происходят десятки ярких и коротких рентгеновских вспышек - GRB (гамма-всплески) и их послесвечения, термоядерные вспышки на нейтронных звездах в нашей Галактике, вспышки на близких активных звездах... Но событие это оказалось достаточно интересным - оно оказалось расположено на большой галактической широте (b=37), причем в кружке локализации не оказалось ни одного яркого оптического объекта - а значит гипотезу о близкой активной звезде можно почти наверняка исключить. Да и рентгеновский барстер, если это была вспышка на нейтронной звезде, должен в таком случае быть где-то далеко-далеко в гало нашей Галактики, что не невозможно, но крайне маловероятно.
Ярких гамма-всплесков в этот момент не было, мы знаем об этом т.к. другие телескопы ничего не увидели - ни Swift/BAT, ни Fermi/GBM, ни другие, так что "обычным" GRB это тоже не может быть. 
Остаются более экзотические варианты - "отвернутые" от нас GRB, приливные разрушения белых карликов черными дырами промежуточных масс и прочие-прочие.

Надо сказать, что СРГ не первый, кто видел такие вспышки - их также наблюдали Chandra и XRT, но выборка совсем мала, к тому же впервые такой всплеск попал в поле зрения "жестого" телескопа - ART-XC видит вспышку до ~16 кэВ, и видит весьма жесткий спектр, так что теперь нас ждет долгий и внимательный анализ данных.

[Денис Денисенко]

С почином! Поздравляю команду СРГ с открытием первого вспыхивающего объекта!

событие это оказалось достаточно интересным - оно оказалось расположено на большой галактической широте (b=37), причем в кружке локализации не оказалось ни одного яркого оптического объекта - а значит гипотезу о близкой активной звезде можно почти наверняка исключить.

Два вопроса (пока только два):

1) Насколько можно быть уверенными в точности определения координат источника SRGt J123822.3-253206? В ATel #13416 по данным eROSITA говорится о радиусе круга ошибок 10" без указания достоверности, в ATel #13415 по данным ART-XC - 15" на уровне 68%. Почему я спрашиваю - дело в том, что в 32 секундах (это на уровне достоверности 95%) есть красный карлик 2MASS J12382335-2531335 = WISE J123823.32-253133.3 с собственным движением 67.5 миллисекунд в год на 160 парсеках от Солнца.

По опыту сканирующих рентгеновских телескопов, координаты транзиентных (то есть переменных) объектов указываются в предположении постоянства их яркости в течение скана. Новогодний транзиент ехал по полю зрения eROSITA 40 секунд, по полю ART-XC - 26 секунд. Вполне возможно, что за это время он заметно менял свою яркость. Это может исказить восстановление координат источника. К примеру, японцы с телескопа MAXI на борту МКС всегда выдают два эллипса ошибок: один поменьше для постоянного потока, второй побольше в допущении переменности потока.

2) Читали ли вы статью arXiv:1007.5300 "Мышь, которая зарычала" о гигантской вспышке красного карлика EV Ящерицы (переменная звезда типа UV Кита)? Там черным по белому написано, что светимость EV Lac во время вспышки была 6.5*10³¹ эрг/с, а у другой активной звезды II Пегаса - 1.3*10³³ эрг/с! Это в рентгеновском диапазоне 0.8-10 кэВ.

Утверждение немцев в телеграмме ATel #13416 "For typical bright stellar flare luminosities of 1e31 erg/s,  the source would have to be within 20pc" ("Для типичных светимостей ярких звездных вспышек 1*10³¹ эрг/с источник должен находиться в пределах 20 парсек") звучит слишком пессимистично. Очевидно, бывают вспышки красных карликов на два порядка ярче типичных.

[Foma]

Уважаемые коллеги, прошу прощения за задержку с ответом насчет сложения экспозиций, был занят интересными делами.
А именно - готовили первую совместную российско-немецкую телеграмму (точнее телеграммы - ART-XC и eROSITA). Если в части технического взаимодействия координация немецкого и российского консорциумов налажена хорошо, то в плане научной работы пока еще много вопросов, в основном из-за недостатка опыта и времени на его приобретение.

Как вы знаете, СРГ каждую небесную площадку наблюдает несколько раз подряд, с интервалом между наблюдениями в 4 часа. Так вот, в одной из площадок на немецкой половине неба 31 декабря что-то вспыхнуло, причем в скане "до", на месте вспышки вообще не было никакого источника, а в скане "после" был, но очень-очень тусклый. Т.е. СРГ поймал какую-то короткую (<8 часов) рентгеновскую вспышку.
Не то, чтобы в этом было что-то особенно удивительное - на небе каждый день происходят десятки ярких и коротких рентгеновских вспышек - GRB (гамма-всплески) и их послесвечения, термоядерные вспышки на нейтронных звездах в нашей Галактике, вспышки на близких активных звездах... Но событие это оказалось достаточно интересным - оно оказалось расположено на большой галактической широте (b=37), причем в кружке локализации не оказалось ни одного яркого оптического объекта - а значит гипотезу о близкой активной звезде можно почти наверняка исключить. Да и рентгеновский барстер, если это была вспышка на нейтронной звезде, должен в таком случае быть где-то далеко-далеко в гало нашей Галактики, что не невозможно, но крайне маловероятно.
Ярких гамма-всплесков в этот момент не было, мы знаем об этом т.к. другие телескопы ничего не увидели - ни Swift/BAT, ни Fermi/GBM, ни другие, так что "обычным" GRB это тоже не может быть. 
Остаются более экзотические варианты - "отвернутые" от нас GRB, приливные разрушения белых карликов черными дырами промежуточных масс и прочие-прочие.

Надо сказать, что СРГ не первый, кто видел такие вспышки - их также наблюдали Chandra и XRT, но выборка совсем мала, к тому же впервые такой всплеск попал в поле зрения "жестого" телескопа - ART-XC видит вспышку до ~16 кэВ, и видит весьма жесткий спектр, так что теперь нас ждет долгий и внимательный анализ данных.

Интересно, что практически одновременно с вами этот участок неба наблюдал обзор ASASSN, он ничего не видел, но поставил неплохие пределы: mag>17 в фильтре g:

Results for the Light Curve at (189.588567 , -25.535770)

HJD                               UT Date    Camera    Filter  FWHM    Limit    Mag     Mag Error  Flux (mJy) Flux Error
2458849.01884    2019-12-31.5197604    bt    g    1.48    17.244    >17.244    99.990    0.077    0.092
2458849.02006    2019-12-31.5209839    bt    g    1.45    17.138    >17.138    99.990    0.056    0.101
2458849.02131    2019-12-31.5222349    bt    g    1.48    17.118    >17.118    99.990    -0.245    0.103

А в целом ASASSN за все время видел здесь только один транзиент с mag=14.8, скорее всего шальной астероид



Также 3 слабых источника в окрестности транзиента есть в каталоге обзора ZTF DR2, возможно какой-то из них переменный или вспышечный. Когда снимут эмбарго на DR2, можно будет проверить.

[Hart]

1) Насколько можно быть уверенными в точности определения координат источника?

Точно ответить не могу, т.к. данных этих я не видел, и не увижу в ближайшее время, но я бы сказал что для eROSITA 10" это 90%-95%, а насчет переменности источника - там около 100 отсчетов в секунду, т.е. переменность источника во время скана легко можно увидеть. Более того, можно вообще выкинуть все данные, кроме +-2 секунд, когда источник был ближе всего к оптической оси и измерить положение в этот промежуток времени, статистики хватит.

Что касается "рычащих мышей" (круто, что зарубежные коллеги не боятся придумывать статьям интересные, литературные названия!) - а) читали, б) я бы рекомендовал другую статью, по данным MAXI - они вообще видят вспышки до 10³⁴ эрг/с в рентгене - но из их данных, следует что чем больше вспышка, тем медленнее она затухает, и четыре часа - это меньше характерного времени для гигантских вспышек.

В общем, я бы сказал, что этот конкретный красный карлик, про который вы говорите - скорее всего не источник нашей вспышки.

Также 3 слабых источника в окрестности транзиента есть в каталоге обзора ZTF DR2, возможно какой-то из них переменный или вспышечный. Когда снимут эмбарго на DR2, можно будет проверить.

ZTF DR2 уже доступен, но объекты эти для него слабоваты, переменность особо не посмотришь. Ну и вообще, это скорее всего далекие галактики.

[Foma]

Cпектр-РГ поймал послесвечение гамма-всплеска!

Длинный гамма-всплеск GRB 200120A продолжительностью ~12 с был обнаружен в 23:04:55 UT 20.01.2020 прибором GBM на спутнике Fermi в районе с координатами RA = 139.4, Dec = -70.7. Вскоре находку подтвердили гамма- и рентгеновские мониторы Insight-HXMT/HE,  AstroSat CZTI и Konus-WIND, что позволило более точно триангулировать ее местоположение.


GRB 200120A от Fermi GBM

По стечению обстоятельств GRB 200120A находится в области неподалеку от южного полюса эклиптики, которую Спектр-РГ на момент всплеска сканировал каждые 4 часа. И после анализа данных в нужном месте eROSITA удалось найти быстро угасающий рентгеновский источник! На первом скане, сделанном через 820 с после всплеска, он уже был в тысячи раз тусклее максимума, но тем не менее уверенно регистрировался на уровне 44 отсчета/с и был локализован с точностью 4''. Более слабый источник был обнаружен и через 4 часа, и потом еще на нескольких сканах. А вот ART-XC увидеть послесвечение не удалось. У него меньше поле зрения и часть области осталась неохваченной. А потом уже видимо и чувствительности перестало хватать.


Наблюдение места GRB 200120A прибором ART-XC

В целом по энергетике и эволюции послесвечения GRB 200120A относится к числу сравнительно ярких, но классических гамма-всплесков. Еще до запуска Спектр-РГ была опубликована статья, где предсказывалось, что за год работы eROSITA может обнаружить 4-8 таких событий. В принципе так и получилось - 1 всплеск за 1.5 месяца сканирования. Начало положено.

[Майоров Виктор]

был локализован с точностью 4''.

В оптическом диапазоне в этих 4" есть что-нибудь?