Ukrainian Synchronous Network of Small Internet Telescopes as Rapid Action Instrument for Transient Objects B.E. Zhilyaev 1,2, M.V. Andreev 2, Ya.O. Romanyuk.

Ukrainian Synchronous Network of Small Internet Telescopes as Rapid Action Instrument for Transient Objects

B.E. Zhilyaev 1,2, M.V. Andreev 2, Ya.O. Romanyuk1,

A.V. Sergeev 2, O.A. Svyatogorov 1, V.K. Tarady 2

1 Main Astronomical Observatory, NAS of Ukraine,

27 Akademika Zabolotnoho, 03680 Kyiv, Ukraine

e-mail: [email protected]

2 International Center for Astronomical, Medical and Ecological Research,

361605, Terskol Settlement, Elbrus region, Russia

IntroductionIntroduction

1. UNITUNIT (The Ukrainian synchronous Network of small Internet Telescopes) is a system of automated telescopes that search for simultaneous optical activity of transient objects associated with variable stars, small bodies of the Solar system, Near-Earth objects (NEOs), gamma-ray bursts, etc.

2. Their instruments are sensitive down to MV ~ 18 and require an average of 60 seconds to obtain the first images of the transient objects after the alarm or GCN notice (slew speed up to 3˚/sec). Telescopes of UNITUNIT are equipped with fast CCD cameras to study astrophysics on the timescales up to tens Hz.

3.3. UNITUNIT will be operating by the middle of 2008.

Some Features of the NetworkSome Features of the Network

The philosophy of UNIT is to develop an instrument allowing to obtain observations through the Internet from a PC at any location. UNIT is primarily supposed for professional applications. It can also be employed for educational aims by students via a www gateway.

InstrumentationInstrumentation

1. UNIT consists of two observation complexes in Ukraine and Russia (Peak Terskol) complete by small Celestron robotic telescopes with aperture 11 and 14 inches. We will use the UBVR filter-set.

2. We will use frame-transfer CCDs as the detectors for UNIT. The cooled chips have imaging areas of 1024x1024 and 512x512 pixels with resulting dark current of 0.5 e-/pixel/s. For small windows it is possible to take 0.01 s exposures.

Data acquisition

1. The CCD software operates on Windows-based systems and gives complete control over the image capture functions. The data is transferred to a PC via a PCI bus.

2. The UNIT telescopes run under local operator control. Observer communicates with operator using the VoIP technology of real-time talk/call transmissions through data networks. He conducts voice & video conversation, using connected to the computer microphone, loud speaker and webcam.

3. He can also utilize the handwritten input for writing of instantaneous reports through data network too.

PerformancePerformance

Figure 1. Under average conditions, i.e. seeing of ~ 1 arcsec, 2 min exposure a detectable magnitude is around U ~ 21. It is possible to measure stars up to 18 mags with a 5% precision. Stars of around 12 mag can be measured with 1% precision with 10 sec exposure. Practical measurements on Peak Terskol (M. Andreev) fully coincide with theoretical estimations.

Fast photometryFast photometry

Figure 2. Under seeing of ~ 1 arcsec it is possible to carry out fast stellar photometry within 5-50 Hz for stars of 10-13 magnitude with the precision of 10-20%. Practical measurements with the 11 inch Celestron at Peak Terskol (N. Karpov) proved that we could pick a detectable magnitude 17.5 with 2 sec exposure. It is close to the theoretical estimations.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 19

10

11

12

13

14

15

16

Sample time [sec]

Lim

itin

g a

mp

litu

de

U

The 14 inch Celestron & CCD Rolera-MGi

SNR = 5

SNR = 10

Celestron. Focal reducer F/6.3. Cooling 22C below. Exposure = 2 sec.

CCD APOGEE E. FOV = 24x24 arc min, 1.4x1.4'' per pixel.

Pleiades

Exposure = 2 sec, S/N ≈ 14 for 15.2 mag; σ = 0.07 mag

The limiting magnitude is of ~ 17.5 with a 1 sec and ~ 21 with a 10 min exposure in the white light

NOTE: The limiting magnitude is calculated for a signal-to-noise ratio equal to unity

Some comparisonsSome comparisons

1.1. TAROTTAROT is an automatic, autonomous observatory. Telescope : D = 250 mm , F = 800 mm equipped by a CCD Marconi 4240. The limiting magnitude is of V ~ 17 with a 10 sec and V ~ 19 with a 1 min exposure. TAROT TAROT began observations of GRB detected by HETE on 09 Feb 2005, 26 seconds after the GCN notice.

2. Full automated Internet-telescope MASTERMASTER, Russia, Near Moscow, Alexander Krylov Observatory, Sternberg Astronomical Institute. Modified Richter-Slefogt Camera, D = 355 mm, D/F - 1:2.4, Flat FOV – 5x5o. CCD-camera AP16E (4000x4000). On optical observations of GRB: GRB040308 (GCN 2543) - 48 h after trigger time, OT limit 21.2 mag . 

ComparisonComparison with ULTRACAMwith ULTRACAM

For comparison we present analogical results for the limiting For comparison we present analogical results for the limiting magnitudes with ULTRACAM (at a signal-to-noise of 10) as a magnitudes with ULTRACAM (at a signal-to-noise of 10) as a function of exposure time at the GHRIL focus of the 4.2-m function of exposure time at the GHRIL focus of the 4.2-m William Herschel Telescope (WHT) on La Palma.William Herschel Telescope (WHT) on La Palma.

Difference between both our calculations and Difference between both our calculations and practical measurements and of the practical measurements and of the ULTRACAM data is explained only by a ULTRACAM data is explained only by a geometrical factor – different diameters of geometrical factor – different diameters of telescopes – and equals about 4 magnitudes telescopes – and equals about 4 magnitudes (15 / 11 mag for the 0.1 s time resolution and (15 / 11 mag for the 0.1 s time resolution and 13 / 9 mag for the 0.01 s one). 13 / 9 mag for the 0.01 s one).

CCD Rolera-MGi & 14 inch telescope Celestron CCD Rolera-MGi & 14 inch telescope Celestron Некоторые задачиНекоторые задачи

Классическая UBVR фотометрия до 18 зв. вел.Классическая UBVR фотометрия до 18 зв. вел.

Синхронная фотометрия с 2-мя отдаленными Синхронная фотометрия с 2-мя отдаленными телескопами в диапазоне частот 5-50 Гц для телескопами в диапазоне частот 5-50 Гц для звезд 10-15 зв. вел. (техника совпадения отсчетов).звезд 10-15 зв. вел. (техника совпадения отсчетов).

Фликеринг переменных звезд 13-18 зв. вел. Фликеринг переменных звезд 13-18 зв. вел. (катаклизмические, новые, старые новые, etc.).(катаклизмические, новые, старые новые, etc.).

Быстрая спектроскопия небесных тел до 10 зв. вел. с Быстрая спектроскопия небесных тел до 10 зв. вел. с разрешающей силой 100 - 200 при отношении разрешающей силой 100 - 200 при отношении сигнал/шум ~ 10 с временным разрешением ~ 1 сек.сигнал/шум ~ 10 с временным разрешением ~ 1 сек.

CCD Rolera-MGi & 14 inch telescope CelestronCCD Rolera-MGi & 14 inch telescope Celestron

Некоторые задачиНекоторые задачи

Наблюдение послесвечений гамма вспышек в Наблюдение послесвечений гамма вспышек в UBVRUBVR по алертам сети по алертам сети GCNGCN ( (GRB Coordinates NetworkGRB Coordinates Network) в ) в рамках международной кооперации. рамках международной кооперации.

Прогноз: при времени готовности ~ 2 мин в среднем Прогноз: при времени готовности ~ 2 мин в среднем можно зарегистрировать послесвечение гамма можно зарегистрировать послесвечение гамма вспышки с частотой одно событие в 4 месяца в вспышки с частотой одно событие в 4 месяца в диапазоне 16-18 зв. вел. в предположении диапазоне 16-18 зв. вел. в предположении вероятности ясного неба = ¼.вероятности ясного неба = ¼.

CCD Rolera-MGi & 14 inch telescope CelestronCCD Rolera-MGi & 14 inch telescope Celestron

Некоторые задачиНекоторые задачи

Наблюдение событий гравитационного Наблюдение событий гравитационного линзирования небесных тел (экзопланет, линзирования небесных тел (экзопланет, звезд, черных дыр и т.д.) в рамках звезд, черных дыр и т.д.) в рамках международной кооперации в UBVR по международной кооперации в UBVR по алертам сети MPS (Microlensing Planet алертам сети MPS (Microlensing Planet Search Project) и др.Search Project) и др.

POST SCRIPTUMPOST SCRIPTUM

• В основе проекта должны лежать идеи высокой В основе проекта должны лежать идеи высокой технологии, оригинальные методы наблюдений и технологии, оригинальные методы наблюдений и обработки данных, обработки данных, knowknow--howhow..

• Только такой подход обеспечит выживание Только такой подход обеспечит выживание проекта в условиях высокой конкуренции в проекта в условиях высокой конкуренции в мировом научном сообществемировом научном сообществе..

• Астропункт Сети: штатный прибор + Интернет + Астропункт Сети: штатный прибор + Интернет + обученный оператор. Корреспондентов и обученный оператор. Корреспондентов и участников Сети можно организовать в любой участников Сети можно организовать в любой стране мира, в том числе на украинской станции в стране мира, в том числе на украинской станции в Антарктиде. Такого проекта нет нигде в мире.Антарктиде. Такого проекта нет нигде в мире.

POST SCRIPTUM

Два примера научных задач СетиДва примера научных задач Сети

(1)(1) Синхронные наблюдения транзиентовСинхронные наблюдения транзиентов

Figure Left side: The light curves of NGC7331 taken synchronously at intervals of 10 ms with the Terskol 2-m Figure Left side: The light curves of NGC7331 taken synchronously at intervals of 10 ms with the Terskol 2-m (upper) and the Crimean 50-inch (lower) telescopes separated by a distance of about thousand kilometers from each (upper) and the Crimean 50-inch (lower) telescopes separated by a distance of about thousand kilometers from each other on Sept 19, 2004, 18:27:27.59 UT (start time) in the B band. Both curves are in relative units, the lower is other on Sept 19, 2004, 18:27:27.59 UT (start time) in the B band. Both curves are in relative units, the lower is shifted for convenience. The joint confidence probability of a burst is of 99.999880 percent.shifted for convenience. The joint confidence probability of a burst is of 99.999880 percent.

Right side: The same for the Seyfert galaxy NGC1068 on Sept 22, 2004, 00:30:00.19 UT (start time). The light curves Right side: The same for the Seyfert galaxy NGC1068 on Sept 22, 2004, 00:30:00.19 UT (start time). The light curves are taken synchronously at intervals of 10 ms and rebinned to 0.5 s with the Terskol 2-m (upper) and the Crimean are taken synchronously at intervals of 10 ms and rebinned to 0.5 s with the Terskol 2-m (upper) and the Crimean 50-inch (lower) telescopes, the B band. The flare event is defined by the joint confidence probability of 99.999917 50-inch (lower) telescopes, the B band. The flare event is defined by the joint confidence probability of 99.999917 percent.percent.

Корональная сейсмологияКорональная сейсмология звезд звезд(2) Высокочастотные колебания во вспышках звезд(2) Высокочастотные колебания во вспышках звезд

Нами установлен новый ранее неизвестный факт: Нами установлен новый ранее неизвестный факт: колебания вспышки между состояниями оптически колебания вспышки между состояниями оптически толстой и оптически тонкой плазмы в толстой и оптически тонкой плазмы в Бальмеровском континууме. Эти колебания Бальмеровском континууме. Эти колебания недавно нашли теоретическое объяснение недавно нашли теоретическое объяснение (Куприянова и др., 2004; Степанов и др., 2005). (Куприянова и др., 2004; Степанов и др., 2005). Колебания рассматриваются как быстрые Колебания рассматриваются как быстрые магнитозвуковые колебания в магнитных магнитозвуковые колебания в магнитных корональных петлях звезды. Теория дает при этом корональных петлях звезды. Теория дает при этом возможность оценить характеристики корональных возможность оценить характеристики корональных петель (температуру, электронную концентрацию, петель (температуру, электронную концентрацию, характерные размеры, локализацию вспышки), т.е. характерные размеры, локализацию вспышки), т.е. диагностировать корону звезды. диагностировать корону звезды. Это открывает новые перспективы для изучения Это открывает новые перспективы для изучения корон вспыхивающих звезд, корон вспыхивающих звезд, “корональной “корональной сейсмологии”.сейсмологии”. Материалом для такого рода работ Материалом для такого рода работ могут служить синхронные наблюдения могут служить синхронные наблюдения вспыхивающих звезд в вспыхивающих звезд в UBVRUBVR-системе на -системе на нескольких удаленных телескопах Сети с высоким нескольких удаленных телескопах Сети с высоким временным разрешением. временным разрешением.

A flare on EVLac, Oct 15, 1996, U bandA flare on EVLac, Oct 15, 1996, U band

High-frequency oscillations & the wavelet spectrum.High-frequency oscillations & the wavelet spectrum.