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Report
2012/03/08
かなたミニWS
HOWPolの偏光キャリブレーションと
GRB残光の可視偏光観測
広島大学理学部 物理科学科
4年 高木 勝俊
HOWPolの偏光キャリブレーション
GRB偏光観測の重要性
かなたを用いた観測研究の大きな目標
ガンマ線バースト(GRB)の初期残光の可視偏光データ取得
残光は時間のべき乗で減光
→ 一刻も早い観測が必要
偏光=揃った磁場からの放射
→ 磁場構造・周辺の幾何構造
(特にGRBの場合、初期宇宙論へ発展も)
X線やガンマ線での観測は難しいので可視光での観測が重要
HOWPolの偏光キャリブレーション
東広島天文台での観測体制
かなた望遠鏡
口径1.5m、世界最高水準の機動性
大学が所有=豊富な観測時間
突発天体に特化した検出器
一露出型偏光撮像器HOWPol
(Hiroshima One-shot Wide-field Polarimeter)
広い視野+1露出での偏光撮像が可能
時間変動に強いのでGRB観測に適している
HOWPol
GRB自動観測モード
GRB観測専用衛星Swift-BATでGRBを
検出したとき、かなた望遠鏡で観測可能
ならば1分程度で自動的に偏光観測を開始
(2006年度上原卒業論文)
HONIR
TRISPEC
HOWPolの偏光キャリブレーション
HOWPolでの偏光撮像
HOWPolでは直線偏光を検出する
通常とは違い、1回の露出でデータ取得可能
狭視野マスク
視野を絞る(スカイの切り分け)
ダブルウォラストンプリズム
光を0度、45度、90度、135度の
直線偏光成分に分ける
GRBモード
マスクを使わない、band=R
(位置誤差が大きいため)
HOWPolの偏光キャリブレーション
器械偏光と望遠鏡角度の関係
HOWPol・・・ナスミス焦点に設置
→ 第3鏡での反射を経由
= 器械偏光が生じる
キャリブレーションが必要!
器械偏光は望遠鏡の高度に依存することが分かっている
HOWPolの偏光キャリブレーション
調査内容・観測方法
第3鏡での反射が主要因の器械偏光のキャリブレーション
・光学的性質
波長依存性 ←先行研究でRバンドは既に調査済
視野内位置依存性
・安定性
時角に対する安定性 ← 先行研究でモデル関数が確立
望遠鏡メンテ前後などの安定性
観測
無偏光標準星HD14069 V band ~ 9.0mag
観測期間 : 2011/11/16~2012/01/17
HOWPolの偏光キャリブレーション
結果:波長依存性
狭視野偏光撮像モードでV,R,Iバンドを調査
一露出型
半波長板回転型chip0 半波長板回転型chip1
V(550nm)
2.56 +- 0.24
2.74 +- 0.19
3.11 +- 0.14
R(650nm)
3.53 +- 0.29
3.65 +- 0.18
3.94 +- 0.17
I(800nm)
4.36 +- 0.20
4.27 +- 0.16
4.48 +- 0.15
Rバンドでは先行研究と一致(2010年度小松修士論文)
偏光データをQU平面上にプロットすると
データ点は円を描くことが期待される→
ストークスパラメータ
偏光を記述するためのパ
ラメータ。
偏光度P、偏光方位角θ
とストークスパラメータ
Q、Uの関係は右図のと
おり。
HOWPolの偏光キャリブレーション
結果:時角依存性
時角とは
観測地の子午線を通過してから経過した時間
つまり望遠鏡の角度に依存する
モデル関数(先行研究から)
パラメータ
HA : 時角
Φ : 観測地の緯度
δ : 天体のDec
モデル関数は時角さえ分かれば
任意の天体観測時の器械偏光が
導き出せるということを意味する
再現性は十分に確認された!
HOWPolの偏光キャリブレーション
結果:視野内の位置依存性
マスクなし偏光撮像モードでRバンドを調査
(GRBモードと同じ)
視野中心からの器械偏光
南北方向:1.5%程度
東西方向:30%程度
東西方向はフラットの段差の影響?
GRB残光の可視偏光観測
GRBの一般モデル
GRBとは・・・短時間に大量のガンマ線をジェット状に放出
γ線で明るく光った後、残光としてX線~電波までの放射が確認
発生機構は謎 大質量星の爆発に伴って起こる現象?
連星衝突に伴って起こる現象?
放射機構はプロンプト・残光ともにシンクロトロン放射が最有力
プロンプト放射
残光
GRB残光の可視偏光観測
GRB111228Aの残光観測
観測中GRB111228Aの
残光偏光観測に成功!
BAT Trigger 15:44:43 UT
RA = 10h 00’ 16.08 “
Dec = +18d 17’ 52.1”
z = 0.714 ± 0.005
HOWPolでBAT alert後162~15000sで
全て一露出型で偏光観測を行った
time
マスク
バンド
露出時間
162~5600
Imaging
R
60,300
6600~11000
NFPol
NONE
300
12000~15000
NFPol
R
300
GRB残光の可視偏光観測
GRB111228A光度曲線・スペクトル
光度曲線
Steep、Shallow、Normalという
典型的なカーブを見せた
Steep :0~411s
α=5.500
Shallow:411~7355s α=0.298
Normal :7355~s
α=1.214
かなたを含む可視光残光観測で
breakのある光度曲線を確認
スペクトル・SED
X線と可視のデータの天の川銀河・母銀河
での吸収を補正したSED作成中…
++
銀河による吸収量
+
+
+
可視
+
+ + +
++
+
+
+
X線
GRB残光の可視偏光観測
偏光データ結果
器械偏光を直接求めて差し引いて偏光度を導き出した
偏光度の時間変化
QU平面プロット
偏光度の有意な時間変動なし!
GRB残光の可視偏光観測
偏光モデル
時間によって主に3つのPhase
時間
プロンプト
残光(before jet
break)
残光(after jet
break)
見ている場所
シェル
シェル+星周り物質
の一部
シェル+星周物質
の全て
例えば一様磁場モデルの場合
Jet breakによってシェル全体が
だんだん見えてくる(θ~1/Γ)
偏光度は60%程度?
時間が経ったとき偏光度は大きくは変化しない
偏光方位角は変化する
この他、一様トロイダル磁場モデル、
プラズマスケールランダム磁場モデル、
流体スケールランダム磁場モデル、
コンプトン散乱モデル、光球放射モデルなど勉強中…
まとめと今後
まとめと今後
HOWPolの偏光キャリブレーション
・波長依存性・・・V:2.8%、R:3.8%、I:4.4%程度の器械偏光
・時角依存性・・・モデル曲線の再現性十分
・視野内位置依存性・・・東西方向にフラットの影響大
GRB残光の可視偏光観測
・可視偏光の時間変化を追うことに成功
・偏光度は5~10%、有意な時間変動はない
今後
・Swiftの解析方法を勉強中(上原さんから)
・X線と可視のデータを合わせた結果

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