Elektromágneses tranziensek keresése a Fermi műhold megfigyeléseiben

Hasonló dokumentumok
A gamma-kitörések vizsgálata. a Fermi mesterséges holddal

A Fermi gammaműhold mozgásának vizsgálata

A Fermi gammaműhold mozgásának vizsgálata

AZ UNIVERZUM SUTTOGÁSA

Nukleáris képalkotás 2 Tomográfiás képrekonstrukció gyakorlat - 1

Töltött Higgs-bozon keresése az OPAL kísérletben

Röntgen-gamma spektrometria

Detektorok. Fodor Zoltán. Wigner fizikai Kutatóközpont. Hungarian Teachers Programme 2015

Fekete lyukak, gravitációs hullámok és az Einstein-teleszkóp

A Wigner FK részvétele a VIRGO projektben

Abszolút és relatív aktivitás mérése

A VIRGO detektor missziója

Alkalmazott kutatások kozmikus részecskék detektálásával

A napsugárzás mérések szerepe a napenergia előrejelzésében

Pajzsmirigy dózis meghatározása baleseti helyzetben gyermekek és felnőttek esetén

A Standard modellen túli Higgs-bozonok keresése

A magkémia alapjai. Kinetika. Nagy Sándor ELTE, Kémiai Intézet

A Markovi forgalomanalízis legújabb eredményei és ezek alkalmazása a távközlő hálózatok teljesítményvizsgálatában

Képrekonstrukció 2. előadás

Folytonos gravitációs hullámok keresése GPU-k segítségével

Precesszáló kompakt kettősök szekuláris dinamikája

Statisztikai módszerek a skálafüggetlen hálózatok

Műholdas és modell által szimulált globális ózon idősorok korrelációs tulajdonságai

Általánosan, bármilyen mérés annyit jelent, mint meghatározni, hányszor van meg

Loss Distribution Approach

Methods to measure low cross sections for nuclear astrophysics

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Mikroszerkezet Krisztallitonként Tömbi Polikristályos Mintában

Fúziós kutatások a BME Nukleáris Technikai Intézetében

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Kódolás az idegrendszerben

A gamma-kitörések rejtélyei

Adatelemzési eljárások az idegrendszer kutatásban Somogyvári Zoltán

Gravitációs hullámok,

A napenergia magyarországi hasznosítását támogató új fejlesztések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

Rekonstrukciós eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2017 ősz

Kvalitatív elemzésen alapuló reakciómechanizmus meghatározás

Az új mértékadó árvízszintek meghatározásának módszertani összegzése

AliROOT szimulációk GPU alapokon

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

GPT 9800 sorozatú nagyfeszültségű szigetelésvizsgálók

Az LHC TOTEM kísérlete

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Szupermasszív fekete lyukak. Kocsis Bence ELTE Atomfizikai Tsz. ERC Starting Grant csoportvezető

H I T & MISS TARGET Használati utasítás

Foton-visszhang alapú optikai kvantum-memóriák: koherens kontroll optikailag sűrű közegben

Searching in an Unsorted Database

XXXVIII. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam Hajdúszoboszló, április 24.

Etológia Emelt A viselkedés mérése. Miklósi Ádám egyetemi tanár ELTE TTK Etológia Tanszék 2018

Oktató laboratóriumban használható virtuális neutron detektor prototípusának elkészítése. OAH-ABA-18/16 Készítette: Huszti József, Szirmai Károly

Az [OIII] vonal hullámhossza = 3047,50 Ångström Maximális normált fluxus = 7,91E-12 Szigma = 0,18 Normálási tényező = 3,5E-12 A Gauss-görbe magassága

Páros összehasonlítás mátrixokból számolt súlyvektorok Pareto-optimalitása

NEUTRON SUGÁRZÁS ELLENI BIOLÓGIAI VÉDELEM VIZSGÁLATA MONTE CARLO MODELLEZÉSSEL

Fecske az űrben. Szécsi Dorottya. MOEV, április 4. ELTE fizika BSc

Merev testek mechanikája. Szécsi László

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Monte Carlo módszerek a statisztikus fizikában. Az Ising modell. 8. előadás

Statisztika. Politológus képzés. Daróczi Gergely május 4. Politológia Tanszék

A fény tulajdonságai

Synchronization of cluster-firing cells in the medial septum

Results of a PSA with a BEGe Detector for the GERDA 0νββ. νββ-decay Experiment

Gépi tanulás a gyakorlatban. Kiértékelés és Klaszterezés

Mérnökgeodéziai hálózatok feldolgozása

Prompt-gamma aktivációs analitika. Révay Zsolt

Gamma-spektrometria HPGe detektorral

A klímamodellek eredményei mint a hatásvizsgálatok kiindulási adatai

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Töltött részecske multiplicitás analízise 14 TeV-es p+p ütközésekben

CPZ504 PTZ Kamera Felhasználói kézikönyv

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

Részecske azonosítás kísérleti módszerei

A XXI. SZÁZADRA BECSÜLT KLIMATIKUS TENDENCIÁK VÁRHATÓ HATÁSA A LEFOLYÁS SZÉLSŐSÉGEIRE A FELSŐ-TISZA VÍZGYŰJTŐJÉN

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Pannon Egyetem Környezetmérnöki Tudástár Sorozatszerkesztő: Környezetmérnöki Szak XXVIII. kötet Dr. Domokos Endre

Márkaépítés a YouTube-on

Modern kozmológia. Horváth István. NKE HHK Katonai Logisztikai Intézet Természettudományi Tanszék

Függvények ábrázolása

Supporting Information

Bécsy Bence. Szakmai önéletrajz. Tanulmányok. Munkakörök. Kitüntetések, ösztöndíjak és versenyeredmények

Távolsági védelmek vizsgálata korszerű módszerekkel

Elfedett pulzációk vizsgálata a KIC fedési kettősrendszerben

Likelihood, deviancia, Akaike-féle információs kritérium

Diplomamunka. Új irányfüggő háttérillesztési eljárás a Fermi gamma-műhold adatainak feldolgozására

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

HIGH ENERGY ASTROPHYSICS. Bevezetés VERES PÉTER 1

A nagy teljesítõképességû vektorhajtások pontos paraméterszámításokat igényelnek

Sciex X500R készülék bemutatása a SWATH alkalmazásai tükrében. Szabó Pál, MTA TTK

Least Squares becslés

Kezdőlap > Termékek > Szabályozó rendszerek > EASYLAB és TCU-LON-II szabályozó rendszer LABCONTROL > Érzékelő rendszerek > Típus DS-TRD-01

A Lee-Carter módszer magyarországi




A PAKSI ATOMERŐMŰ KÖRNYEZETI DÓZISADATAINAK ANALÍZISE

Az OpenField felhőben beállítható paraméterek

A felszínközeli szélsebesség XXI. században várható változása az ALADIN-Climate regionális éghajlati modell alapján

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Technikai áttekintés SimDay H. Tóth Zsolt FEA üzletág igazgató

Digitális jelfeldolgozás

Átírás:

Elektromágneses tranziensek keresése a Fermi műhold megfigyeléseiben Bagoly Zsolt ELTE TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék 2016. november 9. EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 1 / 28

Automatized Detector Weight Optimization Searching for electromagnetic counterpart of LIGO gravitational waves in the Fermi GBM data with ADWO, A&A 593, L10 (2016) BZs, Csabai István, Dobos László ELTE KRFT Szécsi Dorottya (Ondřejov Obs.) Horváth István, NKE HHK Balázs G. Lajos, Tóth L. Viktor ELTE CsTsz./CSFKI KTM Lichtenberger János, ELTE Geofizikai Tsz. OTKA NN111016, NN114560, World Wide Lightning Location Network, Wigner GPU Laboratórium. Connaughton+16: GW150914 EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 2 / 28

(GLAST)-Fermi (2008-) kb. 250 GRB/év 10keV - GeV tartomány! GBM: NaI, BGO detektorok LAT: 10 MeV felett automatikus forgás: ráfordul a forrásra + teljes égletapogatás 3 óránként EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 3 / 28

Fermi detektorok EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 4 / 28

Fermi GeV-es égbolt EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 5 / 28

Fermi GBM detektorok 12 NaI(Tl) detektor: 8 kev - 1 MeV, 2 BGO detektor: 200 kev - 40 MeV, 128 energiacsatorna, 2µs időfelbontással minden detektorra CTIME adatok 2012. november 26 óta folyamatosan. Effektív felület irány- és energiafüggő (detector response matrix, DRM) - csak GRB idején adják meg! 120 140 ) 2 Photopeak Effective Area (cm 100 80 60 40 20 32 kev simulated measured 279 kev simulated measured 662 kev simulated measured ) 2 Photopeak Effective Area (cm 120 100 80 60 40 279 kev simulated measured 898 kev simulated measured 1836 kev simulated measured 0-200 -150-100 -50 0 50 100 150 200 Source Position (degrees) Figure 12. Angular dependence of the NaI detector effective area. (A color version of this f gure is available in the online journal.) 20-200 -150-100 -50 0 50 100 150 200 Source Position (degrees) Figure 13. Angular dependence of the BGO detector effective area. (A color version of this f gure is available in the online journal.) Trigger: több detektor, küszöb (4.5 7.5σ) és energiasáv (25 50 100 300,> 300 kev) feltétel (kb. 75 a 120 lehetségesből). EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 6 / 28

Automatized Detector Weight Optimization (ADWO) Multi-detektor multi-csatorna jel, tudjuk a közelítő időt. Szokásos eljárás: háttér+spektrális modell illesztve a DRM-el a binnelt beütésszámokra. De: nem ismerjük a DRM-et! Legegyszerűbb megoldás: adjuk össze minden detektor és minden csatorna jelét! Ez nagyon zajos! Optimális súlyozás: csak az erős jeleket adjuk össze! De melyek ezek? e i energiacsatorna- és d j nem-negatív detektorsúlyok ( e i = 1, d j = 1). EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 7 / 28

Automatized Detector Weight Optimization (ADWO) Legyen C ij (t) a háttérrel korrigált intenzitás, ekkor a kompozit jel: S(t) = i,j e id j C ij (t) S(t) a jel maximum a keresési tartományban, B(t) a hattér maximuma (a keresési tartományon kívül). Kettő aránya maximalizálandó (Signal s Peak to Background s Peak Ratio,SPBPR). Matlab/Octave kód, az fminsearch-al optimalizál (GitHub https://github.com/zbagoly/adwo). EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 8 / 28

Fermi adatok analízise e 1...e 8 energiacsatornák (Connaughton+16-nak megfelelően): 4.4, 12, 27, 50, 100, 290, 540, 980 és 2000 kev Alacsonyenergiás részt nem vizsgáltuk: csak a 27-2000 kev tartomány (e 3...e 8 ) marad. Na(I) és BGO egyszerre, de: BGO e 3 e 4 nincsen: 6 14 2 2 = 80 idősor. 5.8 ms átlagos foton-foton követési idő detektoronként és csatornánként. 64ms csúszó ablak, átlagosan 11.2 foton. Mi az optimális kernel inhomogén Poisson folyamatra? ( 200, 500) s ablak az események körül, kb. 1/7 keringés. Konzervatív paraméterek EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 9 / 28

Fermi háttér illesztése Forgás: hosszú jel+bonyolult háttér, megoldás több pálya átlagolása. Szécsi+13: égi pozíciók használata általánosított inverzzel. Pl. forgás a GRB091030613 alatt: Sun position 091030613 det 0 det 1 det 2 det 3 det 4 det 5 det 6 det 7 det 8 det 9 det a det b EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 10 / 28

Fermi háttér illesztése II. GRB091030613 háttér irányfüggése az égi pozíciókkal 1500 chi2 = 0.973 1400 1300 counts/sec 1200 1100 1000 900 800-1000 -800-600 -400-200 0 200 400 600 800 1000 time Most: rövid jeleket keresünk, az időskála rövid: hatodrendű polinóm közelítés. EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 11 / 28

GRB150522B 2015 május 22, 22:38:44.068 UTC. T 90 = 1.02± 0.58s, 2.13± 0.12 10 7 erg/cm 2 fluencia (Connaughton+16-hoz hasonló) ADWO: ( 137, 476)s CTIME adat a triggerhez képest, 6s ablak a trigger körül, SPBPR=3.12 Signal Peak to Background Peak Ratio 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0-0.5-1 -3-2 -1 0 1 2 3 seconds since May 22, 2015 22:38:44.068 UTC EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 12 / 28

GRB150522B: Fermi quicklook adat EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 13 / 28

GRB150522B: szignifikancia 10 4 Monte-Carlo (MC) szimuláció a háttér alapján, szintetikus adattal, a teljes eljárás megismételve. Nem volt nagyobb szimuláció SPBPR 3.12-nál: 2 10 5 Hz a hibás jel gyakorisága A valószínűség 2 10 5 Hz 0.125 s (1+ln(6 s/64 ms)) = 2.8 10 5 EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 14 / 28

GW150914 ( 195, 495)s teljes intervallum, 6s ablak 2015. szeptember 14. 09:50:45 UTC körül (391ms-al a trigger előtt). ADWO: maximális SPBPR=1.911, 474 ms-al a GW trigger után (a pozíció nincs megkötve!)! EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 15 / 28

GW150914 NaI összegezés: Connaughton+16 1000 4.4-12keV 4400 12-27keV 4200 900 4000 Counts per Second 800 2800 27-50keV 2600 2400 2200 1800 1700 1600 1500 100-290keV 1400 540-980keV 600 3800 3600 2100 50-100keV 2000 1900 1800 1700 1600 500 290-540keV 400 600 980-2000keV 500 500 400 10 5 0 5 10 10 5 0 5 10 Seconds from GW T0 Fig. 5. Detectedcount ratessummedover NaI detectorsin8energy channels, asafunctionof time relative to the start of the GW event GW150914. Shading highlights the interval containing EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 16 / 28

GW150914 BGO összegezés: Connaughton+16 1000 0.11-0.42MeV 800 0.42-0.95MeV 900 700 800 600 700 900 0.95-2.1MeV 400 2.1-4.7MeV Counts per Second 800 700 100 50 4.7-9.9MeV 300 50 9.9-22MeV 22-38MeV 200 38-50MeV 50 100 10 5 0 5 10 10 5 0 5 10 Seconds from GW T0 Fig. 6. Detected count rates summed over BGO detectors in 8 energy channels, as a function of time relative to the start of the GW event GW150914. Shading highlights the interval containing EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 17 / 28

GW150914: szignifikancia 10 4 Monte-Carlo (MC) szimuláció, az SPBPR 86 esetben nagyobb 1.911-nél. 0.0014 Hz a hibás jel gyakorisága A valószínűség 2.8 10 3 Hz 0.474 s (1+ln(6 s/64 ms)) = 0.0075. (Connaughton+16: 0.0022) EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 18 / 28

GW150914 valódi háttér 61.4 ks CTTE adathalmaz, ugyanazon a napon, műholdas átállás nélkül. 30 eseménynél nagyobb az SPBPR 1.911-nél, azaz 4.885 10 4 Hz a hibás jel gyakorisága, 9.78 10 4 Hz 0.4 s (1+ln(6 s/64 ms)) = 0.00216 a valószínűség. Mi a helyes eljárás - időbeli pozíció bevonása? EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 19 / 28

27 290 kev súlyok a 61.4 ks CTTE adathalmazban 1 27-290keV weigths (e 3 +e 4 +e 5 ) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 GRB150522 LVT151012 GW150914 1 2 3 4 5 6 Signal/Background Peak Ratio EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 20 / 28

LVT151012 ( 195, 495)s teljes intervallum, 6s ablak 2015. október 2., 09:54:43 UTC körül. ADWO: maximális SPBPR=1.805, 09:54:44.207 UTC-kor EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 21 / 28

LVT151012: szignifikancia 10 4 Monte-Carlo (MC) szimuláció, az SPBPR 308 esetben nagyobb 1.805-nél. 10 4 Monte-Carlo (MC) szimuláció, az SPBPR 308 esetben nagyobb 1.805-nél. 0.0051 Hz a hibás jel gyakorisága A valószínűség 0.01 Hz 0.652 s (1 + ln(6 s/64 ms)) = 0.037. Nem volt villám/tgf. EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 22 / 28

GW150914 más elemzések Greiner+16: Fermi adatokban nincs jel (kevés detektort vesz!) Swift (Evans+16), Rhessi (Ripa+16,in prep.): nem látható jel Integral: Savchenko+16 76000 50 ms 250 ms background 74000 SPI-ACS count/s 72000 70000 68000 66000-10 -5 0 5 10 seconds since LVC trigger, UTC 2015-09-14T09:50:45.39 EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 23 / 28

GW150914, Savchenko+16, Integral megfigyelés A webes adatok nem egyeznek a publikálttal! INTEGRAL SPI-ACS light curve arxiv 1602.04180, Fig.1. from http://isdc.unige.ch/~ savchenk/spiacs-online/spiacs.pl AND (-1.19 sec) shift! 74000 72000 CPS 70000 68000 66000-15 -10-5 0 5 10 time since 2015-09-14T09:50:45.39 (according to 1602.04180 Fig.1) EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 24 / 28

Összefoglalás ADWO: hatékony eszköz tranziensek kereséséhez. GW kisérők és nem-triggerelt (rövid) GRB-k keresése. Több műhold, optimális kernel, optimális csatornaválasztás (nem konzervatív megközelítés) TOVÁBBI GW MEGFIGYELÉSEK SZÜKSÉGESEK AZ EGYÉRTELMŰ AZONOSÍTÁSHOZ! EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 25 / 28

Csatorna súlyok transient e 3 e 4 e 5 e 6 e 7 e 8 GRB150522 0.090 0.297 0.315 0.188 0.000 0.110 GW150914 0.203 0.050 0.056 0.559 0.110 0.022 LVT151012 0.260 0.212 0.010 0.113 0.000 0.406 EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 26 / 28

Detektor súlyok transient d 0 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 GRB150522 0.105 0.106 0.100 0.078 0.146 0.073 0.001 GW150914 0.000 0.044 0.028 0.151 0.000 0.000 0.035 LVT151012 0.034 0.062 0.000 0.127 0.073 0.125 0.151 transient d 7 d 8 d 9 d 10 d 11 d 12 d 13 GRB150522 0.031 0.000 0.021 0.009 0.050 0.113 0.167 GW150914 0.045 0.228 0.090 0.138 0.162 0.000 0.077 LVT151012 0.000 0.000 0.010 0.234 0.162 0.000 0.022 EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 27 / 28

Lehetséges GW-EM források Perna+16: alacsony fémességű kettős evolúciója (Mandel+16), SN robbanás és akkréciós korong: 5 ms körüli burst. EM tranziensek keresése a Fermi megfigyeléseiben 100 éves az általános relativitáselmélet konferencia 28 / 28