Il Kilonova-Chasing Gravitational-Wave Optical Transient Observer sta per osservare il cielo intero

Il Kilonova-Chasing Gravitational-Wave Optical Transient Observer sta per osservare il cielo intero

Ultimamente c’è stata una marea di interesse per le onde gravitazionali. Dopo il primo rilevamento ufficiale a LIGO / Vergine nel 2015 sono arrivati dati che mostrano quanto questi fenomeni, una volta teorici, siano in realtà comuni. Di solito sono causati da eventi inimmaginabilmente violenti, come la fusione di due buchi neri. Tali eventi hanno anche la tendenza ad emettere un altro tipo di fenomeni – la luce. Finora è stato difficile osservare qualsiasi ottica associata a questi eventi che emettono onde gravitazionali. Ma un team di ricercatori spera di cambiare questa situazione con la piena attuazione della Osservatore ottico transiente ad onde gravitazionali (GOTO) telescopio.

Il progetto GOTO è stato progettato specificamente per trovare e monitorare le parti del cielo da cui altri strumenti, come la LIGO, rilevano le onde gravitazionali. La sua incarnazione originale, nota come Prototipo GOTO-4, è stata messa online nel 2017. Situato in La PalmaNelle Isole Canarie, questo prototipo consisteva di quattro “unità telescopiche” (UT) alloggiate in una cupola a conchiglia di 18 piedi. Nel 2020, questo prototipo è stato aggiornato a 8 UT, consentendo una visione molto più ampia del cielo.

Rappresentazione del prototipo GOTO al lavoro.
Immagine del prototipo GOTO come lavoro.
Credito: Progetto GOTO

L’ampio campo visivo è necessario per il suo lavoro di rilevamento dei fenomeni ottici basati sulle onde gravitazionali, poiché la direzionalità delle onde gravitazionali è notoriamente difficile da individuare. Più ampio è il campo visivo di un telescopio, più è probabile che sia in grado di rilevare un evento che si verifica.

Per questo motivo, gli operatori di GOTO hanno avviato un piano di aggiornamento nel 2020. Questi aggiornamenti includevano un ulteriore 8 UT in una cupola separata presso lo stesso osservatorio, che dovrebbe essere aggiunto all’inizio del 2021. Più ambiziosamente, il team ha in programma di ricreare l’array di due unità a La Palma a Osservatorio della primavera di Siding nel Nuovo Galles del Sud, Australia. Con questi telescopi sui lati opposti del mondo, GOTO “consentirà di effettuare osservazioni quasi 24 ore su 24, assicurando che GOTO sia in grado di reagire agli allarmi ogni volta che si verificano” secondo un recente articolo.

Il campus dell'osservatorio dell'Università di Warwick a La Palma, nelle Isole Canarie.
L’osservatorio dell’Università di Warwick alle Isole Canarie, con le cupole GOTO sulla destra.
Credito: Progetto GOTO

Questi avvisi sono una parte estremamente importante della pianificazione osservazionale di GOTO. Provengono dalla NASA Rete di coordinamento dei raggi gamma (GCN), un sistema di allarme che monitora non solo le onde gravitazionali, ma anche altri fenomeni che potrebbero produrre dati ottici interessanti, come i kilonovas o i lampi gamma.

GOTO monitora questa rete attraverso il suo pacchetto software, che è anche un componente chiave per il funzionamento complessivo del sistema. Il sistema di controllo dei telescopi GOTO (G-TeCS) è uno script Python scritto su misura che monitora i segnali di interesse, calcola quale segnale ha la massima priorità e poi sposta fisicamente i telescopi in una posizione di osservazione. È anche in grado di fare tutto questo in meno di 30 secondi, consentendo un’inversione estremamente rapida per osservare questi fenomeni transitori di interesse.

Schermata del pacchetto software GOTO.
Screenshot dal software di GOTO che mostra un potenziale candidato.
Credito: Progetto GOTO

Una volta posizionati i telescopi, G-TeCS è anche in grado di raccogliere e analizzare le immagini. Confronta tutte le immagini catturate con un’immagine di calibrazione e utilizza un tipo di intelligenza artificiale nota come “rete neurale convoluzionale” per assegnare un punteggio alla probabilità di rilevare un segnale di interesse. Come nel caso della ricerca assistita dall’IA, l’uomo è l’ultima parte della catena di analisi. I ricercatori utilizzano uno strumento chiamato GOTO Marshall per convalidare individualmente obiettivi di alto interesse, e possono anche programmare osservazioni di follow-up con altri telescopi della zona.

I collaboratori dell’Osservatorio GOTO provengono da 3 diversi continenti e 5 diversi paesi.
Credito: Progetto GOTO

Tutto questo sistema software è controllato a distanza presso l’Università di Warwick, che guida il progetto GOTO, che comprende altre 9 istituzioni del Regno Unito, Australia, Tailandia, Spagna e Finlandia. Mentre continuano ad implementare i miglioramenti pianificati e i dati continuano ad arrivare, inizieremo a visualizzare gli eventi catastrofici associati ad alcuni dei fenomeni più violenti dell’universo.

Per saperne di più:
arXiv: L’osservatore ottico transiente ad onde gravitazionali (GOTO)
Università di Warwick: Onda gravitazionale Osservatorio ottico transitorio

Lead Image Credit: il prototipo del telescopio GOTO. Credito: Progetto GOTO