Průzkum PALFA - PALFA Survey
![]() Logo průzkumu PALFA | |
Typ průzkumu | astronomický průzkum ![]() |
---|---|
cílová | pulsar ![]() |
Postřehy | Dalekohled Arecibo ![]() |
Vlnová délka | 21 centimetrů![]() |
webová stránka | www2 |
![]() | |
PALFA je rozsáhlý průzkum rádiových pulzarů na frekvenci 1,4 GHz pomocí dalekohledu Arecibo 305 m a přijímačů ALFA multibeam. Jedná se o dosud největší a nejcitlivější průzkum galaktického letadla[1].
Úvod
Většina pokroků v pulsarové astronomii byla způsobena objevem nových objektů. Velké zvýšení citlivosti vyhledávání již zahájilo novou éru objevů na observatoři Arecibo.
Toto zvýšení citlivosti vyhledávání je způsobeno především přijímačem ALFA a pulzárními průzkumy, které umožňuje, které nyní provádí konsorcium Pulsar pomocí rádiového dalekohledu Arecibo 305 m. Předběžné odhady (viz níže) naznačují, že průzkum galaktické roviny Arecibo pomocí ALFA mohl najít mnoho stovek nových pulzarů. V listopadu 2019 již průzkum zjistil celkem 192 nových pulzarů.
Průzkum je zaměřen na nízkou úroveň Galaktické zeměpisné šířky (| b | ≤5 °) v Galaktická délka rozsahy přístupné dalekohledem Arecibo (32 ° <l<77 °) a 168 ° <l<214 °). Po dokončení se očekává nalezení stovek nových pulzarů. Mezi hlavní body průzkumu patří objevy druhého nejrelativnějšího známého binárního pulsaru, PSR J1906 + 0746,[2] a první excentrický binární milisekundový pulsar v galaktické rovině, PSR J1903 + 0327[3]Kromě toho společnost PALFA vytvořila první objev pulzarů pomocí dobrovolnických výpočtů, PSR J2007 + 2722, prostřednictvím Einstein @ Home projekt distribuovaných výpočtů.[4]Objevy zahrnují všechny známé varianty rotačního pohonu neutronové hvězdy: milisekundové pulzary,[5][6] relativistické binární soubory, mírně recyklované,[4] normální a energické mladé pulsary.[7] Čtrnáct objektů ALFA bylo identifikováno pomocí jejich přerušovaných jednotlivých pulzů a je pravděpodobné rotující rádiové přechodové jevy (RRAT).[8] Zbytek byl objeven slepým periodickým prohledáváním. Následná pozorování časování rádia se provádějí prostřednictvím koordinovaného úsilí mezi nimi Arecibo, Jodrell Bank, Greenbank, a Nançay získat pro tyto pulzary časovací řešení s fázovým připojením.
První rychlý rádiový záblesk být objeven jiným dalekohledem než Rádiový dalekohled Parkes byl identifikován v PALFA směřující v galaktickém anti-centru.[9]. Jednalo se o první opakující se rychlý rádiový záblesk, jaký byl kdy objeven.
Průzkum PALFA provádí mezinárodní konsorcium vědců ze Spojených států, Kanady, Německa, Nizozemska, Velké Británie, Austrálie a Francie. Hlavní řešitelkou průzkumu PALFA je prof. Victoria Kaspi z McGill University.

Sběr dat
U ALFA je zapotřebí 47 pointingů k pokrytí jednoho čtvercového stupně, ve srovnání s přibližně 330 pointingy potřebnými k pokrytí jednoho čtvercového stupně s podobnou hustotou s podáváním jednoho pixelu. Průzkum původně používal k detekci signálu ze sedmi paprsků ALFA širokopásmové procesory Arecibo Pulsar (WAPP). Ty pokrývají pásmo 100 MHz (s možností duální polarizace), původně se středem na 1420 MHz a nyní na 1440 MHz. Pro účely vyhledávání se 256kanálová spektra vytvářejí každých 64 mikrosekund. V roce 2009 přešel průzkum na nové a vylepšené back-endy, spektrofotometry Mock polyphase filterbank, které jsou schopné pokrýt 300 MHz (od 1225 MHz do 1525 MHz, šířku pásma pokrývá ALFA) pro každý ze sedmi paprsků (viz podrobně technické specifikace zde). To vedlo k výrazně zvýšené citlivosti vyhledávání a lepším prostředkům pro řešení veškerého vysokofrekvenčního rušení.
Zpracování a ukládání dat
Mnoho z dosavadních detekcí bylo provedeno pomocí balíčku rychlé redukce, který nám umožňuje najít pulsary téměř v reálném čase. To je možné snížením spektrálního a časového rozlišení o faktor 16 a použitím počítačového klastru, procesoru signálu Arecibo, k hledání pulzarů v datech. Toto je pěkný a rychlý způsob detekce pomalých pulzarů, ale citlivost na rychlé pulzary je vážně snížena. Opětovné zpracování těchto dat s plným rozlišením je výpočetně velmi náročný úkol, ale je nezbytný pro detekci mnoha rychlých (mladých i recyklovaných) pulzarů dosud skrytých galaktickou plazmou.
Očekává se, že v příštích několika letech tento průzkum vygeneruje více než 1000 terabajtů dat. Data jsou uložena na Cornell University Center for Advanced Computing. Nezpracovaná data v plném rozlišení jsou zpracovávána nezávisle třemi softwarovými kanály.
The Cornell University plynovod provedl standardní periodické vyhledávání a jednopulzní vyhledávání bez vyhledávání zrychlení. Byl spuštěn na všech datech WAPP archivovaných v Cornell University Center for Advanced Computing a poskytl 2,5 milionu kandidátů na signál. V současné době probíhá seznámení s touto obrovskou sadou kandidátů.

Druhý kanál je založen na PRESTO, velké sadě softwaru pro vyhledávání a analýzu pulzarů vyvinutém Scottem Ransomem. Zaměstnává a Fourierova doména akcelerační vyhledávací technika, která kompenzuje ztrátu citlivosti detekce při tradičním hledání periodicity kvůli rychle se měnící frekvenci periodického pulzárního signálu. K takovéto frekvenční modulaci může dojít například v důsledku orbitálního pohybu pulsaru v kompaktní binární soustavě. Tento přístup tedy významně zvyšuje citlivost na binární pulzary. Potrubí PRESTO je provozováno na specializovaných klastrech v několika institucích, které se účastní průzkumu ALFA, a produkuje více než 3 miliony signálních kandidátů. Za poslední dva roky byl superpočítač Guillimin, který spravoval McGill University jako část CLUMEQ, zpracovává většinu dat PALFA pomocí PRESTO.
Od března 2009 se část výpočetního výkonu Einstein @ Home používá k analýze dat PALFA. Algoritmus Einstein @ Home je obzvláště citlivý na rádiové pulzary v těsných binárních systémech (pouhých 11 minut), s pokrytím fázového prostoru, které je komplementární s pokrytím potrubí PRESTO. K dnešnímu dni znovu detekoval 123 dříve známých radiových pulzarů i několik dříve neznámých pulzarů.
Dosud zpracovaná data odhalila, že prostředí vysokofrekvenčního rušení (RFI) v Arecibu významně ovlivňuje detekční práh průzkumu, což vytváří nepředvídané výzvy při identifikaci mnoha slabých pulzarů, které pravděpodobně číhají v datech. Za tímto účelem konsorcium PALFA aktivně vyvíjí nové techniky identifikace, zmírňování a excize RFI. Také implementujeme celou řadu heuristik a algoritmů strojového učení pro identifikaci skutečných pulzarů mezi miliony signálních kandidátů, z nichž většina se zdá být způsobena RFI. Nevyhnutelný nárůst výskytu a rozmanitosti umělých RFI naznačuje, že tento problém bude pravděpodobně důležitý pro všechny budoucí průzkumy rádiovými pulsy.

Terénní úsilí
Centrum dálkového ovládání Arecibo (ARCC) v University of Texas v Brownsville, University of Wisconsin – Milwaukee, a Franklin & Marshall College se v současné době zabývá hledáním rádiových pulzarů v datech PALFA. ARCC je integrované výzkumné / vzdělávací zařízení, které umožňuje studentům na střední a vysokoškolské úrovni přímé zapojení do výzkumu dalekohledu Arecibo. Byly vyvinuty webové nástroje, aby studenti mohli hodnotit kandidáty pulzarů vytvořených analýzou PRESTO.
Poznámky
- ^ Cordes, James M .; Freire, P. C. C .; Lorimer, D. R .; Camilo, F .; et al. (2006). „Průzkum Arecibo Pulsar pomocí ALFA. I. Strategie průzkumu a první objevy“. Astrofyzikální deník. 637 (1): 446–455. arXiv:astro-ph / 0509732. Bibcode:2006ApJ ... 637..446C. doi:10.1086/498335. S2CID 55390845.
- ^ Lorimer, Duncan R .; Schody, I. H .; Freire, P. C .; Cordes, J. M .; et al. (2006). „Arecibo Pulsar Survey using ALFA. II. The Young, Highly Relativistic Binary Pulsar J1906 + 0746“. Astrofyzikální deník. 640 (1): 428–434. arXiv:astro-ph / 0511523. Bibcode:2006ApJ ... 640..428L. doi:10.1086/499918. S2CID 3074486.
- ^ Champion, David J .; Ransom, S. M .; Lazarus, P .; Camilo, F .; et al. (2008). „Excentrický binární milisekundový pulzar v galaktické rovině“. Věda. 320 (5881): 1309–1312. arXiv:0805.2396. Bibcode:2008Sci ... 320.1309C. doi:10.1126 / science.1157580. PMID 18483399. S2CID 6070830.
- ^ A b Knispel, B .; Allen, B; Cordes, JM; Deneva, JS; et al. (2010). „Pulsar Discovery podle Global Volunteer Computing“. Věda. 329 (5997): 1305. arXiv:1008.2172. Bibcode:2010Sci ... 329.1305K. doi:10.1126 / science.1195253. PMID 20705813. S2CID 29786670.
- ^ Crawford, Fronefield; Stovall, K .; Lyne, A. G .; Stappers, B. W .; et al. (2012). „Čtyři vysoce rozptýlené milisekundové pulzary objevené v průzkumu galaktické roviny Arecibo PALFA“. Astrofyzikální deník. 757 (1): 90. arXiv:1208.1273. Bibcode:2012ApJ ... 757 ... 90C. doi:10.1088 / 0004-637X / 757/1/90. S2CID 28247126.
- ^ Deneva, Julia S .; Freire, P. C. C .; Cordes, J. M .; Lyne, A. G .; et al. (2012). „Dva milisekundové pulzary objevené průzkumem PALFA a Shapiro měření zpoždění“. Astrofyzikální deník. 757 (1): 89. arXiv:1208.1228. Bibcode:2012ApJ ... 757 ... 89D. doi:10.1088 / 0004-637X / 757/1/89. S2CID 41529342.
- ^ Hessels, Jason W. T .; Pěkný; Gaensler; Kaspi; et al. (2008). „PSR J1856 + 0245: Arecibo Discovery of Young, Energetic Pulsar Coincident with the TeV γ-Ray Source HESS J1857 + 026“. Astrofyzikální deník. 682 (1): L41 – L44. arXiv:0806.1200. Bibcode:2008ApJ ... 682L..41H. doi:10.1086/590908. S2CID 16395083.
- ^ Deneva, Julia S .; Cordes, J. M .; McLaughlin, M. A .; Nice, D. J .; et al. (2009). „Arecibo Pulsar Survey using ALFA: Probing Radio Pulsar Intermittency and Transients“. Astrofyzikální deník. 703 (2): 2259–2274. arXiv:0811.2532. Bibcode:2009ApJ ... 703.2259D. doi:10.1088 / 0004-637X / 703/2/2259. S2CID 13852209.
- ^ Spitler, Laura G .; Cordes, J. M .; Hessels, J. W. T .; Lorimer, D. R .; et al. (2014). "Rychlé rádiové shluky objevené v průzkumu Arecibo Pulsar ALFA". Astrofyzikální deník. 790 (2): 101. arXiv:1404.2934. Bibcode:2014ApJ ... 790..101S. doi:10.1088 / 0004-637X / 790/2/101. S2CID 8812299.