Plimski blišči skozi oči observatorija Vere C. Rubin

Autor: Bučar Bricman, Katja
Přispěvatelé: Gomboc, A.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Popis: Tidal Disruption Events (TDEs) are rare transients, which are considered to be promising tools in probing supermassive black holes (SMBHs) and their environments in quiescent galaxies, accretion physics, and jet formation mechanisms. The majority of $approx$ 60 detected TDEs has been discovered with large field of view time-domain surveys in the last two decades. Currently, about 10 TDEs are discovered per year, and we expect this number will increase largely once the Legacy Survey of Space and Time (LSST) at Vera C. Rubin Observatory begins its observations. In this work we demonstrate and explore the capabilities of the LSST to study TDEs. To begin with, we simulate LSST observations of TDEs over $10$ years of survey duration by including realistic SED models from MOSFiT into the simulation framework of the LSST. SEDs are then converted into observed fluxes and light curves are simulated with the LSST observing strategy minion_1016. Simulated observations are used to estimate the number of TDEs the LSST is expected to observe and to assess the possibility of probing the SMBH mass distribution in the Universe with the observed TDE sample. We find that the LSST has a potential of observing ~1000 TDEs per year, the exact number depending on the SMBH mass distribution and the adopted observing strategy. In spite of this large number, we find that probing the SMBH mass distribution with LSST observed TDEs will not be straightforward, especially at the low-mass end. This is largely attributed to the fact that TDEs caused by low-mass black holes ($le 10^6 M_odot$) are less luminous and shorter than TDEs by heavier SMBHs ($> 10^6 M_odot$), and the probability of observationally missing them with LSST is higher. Second, we built a MAF TDE metric for photometric identification of TDEs based on LSST data. We use the metric to evaluate the performance of different proposed survey strategies in identifying TDEs with pre-defined identification requirements. Since TDEs are blue in color for months after peak light, which separates them well from SNe and AGN, we include u-band observations as one of the criteria for a positive identification. We find that the number of identified TDEs strongly depends of the observing strategy and the number of u-band visits to a given field in the sky. Observing strategies with a larger number of u-band observations perform significantly better. For these strategies up to 10% of LSST observed TDEs satisfy the identification requirements. Plimski blišči so redki tranzientni izvori svetlobe v vesolju, ki nastanejo ob plimskem raztrganju zvezde v bližini črne luknje. Z njimi lahko preučujemo supermasivne črne luknje v neaktivnih galaksijah in fizikalne pogoje v njihovih okolicah, fiziko akrecije ter mehanizme nastanka relativističnih curkov. Večina od približno 60 znanih plimskih raztrganj zvezd je bila odkrita v zadnjih dveh desetletjih s širokokotnimi pregledi neba, trenutno pa je odkritih okoli 10 novih dogodkov na leto. Pričakujemo, da bo prihodnji pregled neba ``Legacy Survey of Space and Time'' (LSST) na observatoriju Vere C. Rubin omogočil opazovanja velikega števila plimskih bliščev. V tem delu predstavimo zmogljivosti pregleda neba LSST za preučevanje plimskih raztrganj zvezd. Najprej simuliramo opazovanja plimskih raztrganj zvezd med desetimi leti trajanja pregleda neba LSST. V simulacijsko orodje teleskopa LSST vključimo realistična plimska raztrganja zvezd in njihove spektralne porazdelitve energije. Slednje izračunamo z modelom MOSFiT. Svetlobne krivulje različnih dogodkov simuliramo z opazovalno strategijo minion_1016, jakost svetlobe ob določenem času pa izračunamo iz spektralne porazdelitve energije. Na podlagi simuliranih opazovanj ocenimo število plimskih raztrganj zvezd, ki bi jih LSST lahko odkril ter preučimo, kako uporaben je opazovan vzorec za določanje porazdelitve črnih lukenj v središčih galaksij po njihovih masah. Ugotovimo, da lahko LSST odkrije ~1000 novih plimskih raztrganj zvezd na leto, natančno število je odvisno od privzete porazdelitve črnih lukenj po masah ter od opazovalne strategije. Kljub velikemu številu zaznanih plimskih raztrganj zvezd ugotovimo, da določanje porazdelitve črnih lukenj po njihovih masah ne bo enostavno. Plimska raztrganja zvezd, ki vključujejo manj masivne črne luknje ($le 10^6 M_odot$), so manj svetla in krajša od tistih, ki jih povzročijo bolj masivne črne luknje ($> 10^6 M_odot$). Verjetnost, da bo LSST takšne dogodke zgrešil, je velika, posledično pa je težko določiti porazdelitev črnih lukenj po masah za manj masivne črne luknje. V drugem delu disertacije predstavimo metriko MAF za fotometrično identifikacijo plimskih raztrganj zvezd na podlagi podatkov pregleda neba LSST. Metriko uporabimo za oceno zmogljivosti različnih predlaganih opazovalnih strategij teleskopa pri prepoznavanju plimskih raztrganj zvezd s predhodno določenimi merili za identifikacijo. Za razliko od supernov in aktivnih galaktičnih jeder so plimski blišči modre barve in ostanejo modri še nekaj mesecev po vrhu svetlosti. Kot enega od meril za identifikacijo zato vključimo opazovanja v filtru u. Ugotovimo, da je število identificiranih plimskih raztrganj zvezd močno odvisno od privzete opazovalne strategije in od števila opazovanj določenega polja na nebu v filtru u. Opazovalne strategije z večjim številom opazovanj v filtru u so bistveno boljše za fotometrično prepoznavanje plimskih raztrganj zvezd. Pri njih do 10% opazovanih dogodkov izpolnjuje kriterije za identifikacijo, opredeljene v metriki.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: