Das FACT Projekt

Kontakt: Daniela Dorner

Das First G-APD Cherenkov Telescope (FACT) befindet sich auf der Kanareninsel La Palma und misst Gammastrahlung von astrophysikalischen Objekten mit Hilfe der abbildenden Luft-Cherenkov Technik. Eines der Hauptziele des Projektes ist die Langzeitbeobachtung von aktiven Galaxienkernen um die extreme Variabilität dieser Quellen bei höchsten Energien mit einem noch nie dagewesenen Datenset zu untersuchen.

Im Rahmen des Projektes werden Themen zur Datenanalyse, Multi-Wellenlängen Studien und Variabilitätsuntersuchungen angeboten. Es ist ausserdem möglich im Rahmen einer Abschlussarbeit am Beobachtungsbetrieb von FACT teilzunehmen. Im Folgenden werden ein paar Beispiele möglicher Themen vorgestellt.

Untersuchung der Variabilität von aktiven Galaxienkernen:

Seit mehr als fünf Jahren gibt es jährliche Multi-Wellenlängen Kampagnen um aktive Galaxienkerne im Gamma-Bereich zu untersuchen. Die hellen Quellen wurden bereits seit 1995 bei TeV Energien beobachtet. Seit 2011 hat FACT die Beobachtungen in diesem Energiebereich intensiviert durch die kontinuierliche Langzeitbeobachtung weniger ausgewählter Quellen, wodurch sich z.B. für Mrk 501 und Mrk 421 Datensets von je mehr als 1000 Stunden ergeben. Durch die Multi-Wellenlängen Kampagnen sind ausserdem viele Daten in anderen Energiebereichen verfügbar. Ziel der Arbeit ist es die Variabilität der Quellen auf verschiedenen Zeitskalen von Minuten bis 20 Jahren zu utnersuchen.

Vergleich von simulierten und gemessenen Daten:

Da es sich bei der abbildenden Luft-Cherenkov Technik um eine indirekte Messmethode handelt, ist die Erdatmosphäre Teil des Detektors. Um die Energie der Gammastrahlung rekonstruieren zu können, ist es daher notwendig die Vorgänge in der Atmosphäre zu simulieren. Sowohl in der Untergrund-Unterdrückung als auch bei der Energie-Rekonstruktion werden simulierte Daten verwendet. Um korrekte Ergebnisse zu erhalten, ist es wichtig die Unterschiede zwischen simulierten und echten Daten zu verstehen und zu minimieren. Mit diesem Ziel sollen in der Arbeit simulierte und gemessene Daten verglichen und die Simulation des Detektors optimiert werden.

Studie zur Energie-Rekonstruktion für FACT:

Da bei FACT zum ersten Mal silizium-basierte Photosensoren im regulären Betrieb zum Einsatz kommen, ist es möglich selbst bei extremen Lichtbedingungen zu beobachte. DA in der abbildenden Luft-Cherenkov Technik die Erdatmosphäre Teil des Detektors ist, sind für die Energie-Rekonstruktion Simulationen notendig. Da sich die Sensitivität des Detektors mit dem Zenithwinkel und den Lichtbedingungen während der Bobachtuung verändert, ist es für die Erstellung von Langzeit-Lichtkurven wichtig einen breiten Bereich an Beobachtungsbedinguungen zu simulieren. Ziiel der Arbeit ist es die Energie-Rekonstruktion für FACT für verschiedene Beobachtungsbedingungen zu untersuchen und zu optimieren.

Analyse von FACT-Daten im Multi-Wellenlängen Kontext:

Das Hauptaugenmerk von FACT liegt auf der Langzeitbeobachtung von aktiven Galaxienkernen wie z.B. Mrk 501 und Mrk 421. In den letzten Jahren gab es mehrere Multi-Wellenlängen Kampagne für diese Quellen während denen Beobachtungen im Radio-, optischen, Röntgen- und Gamma-Bereich durchgeführt wurden. Da sich die beobachteten Quellen durch extreme Variabilität auszeichnen, sind simultane Beobachtungen essentiell um den Zusammenhang zwischen der Strahlung bei verschiedenen Energeien zu untersuchen. Ziel der Arbeit ist es die Korrelation der Emission bei verschiedenen Wellenlängen zu untersuchen.

Niederenergie-Analyse für FACT:

Aufgrund der Potenzspektren der beobachteten Quellen ist es wichtig eine möglichst niedrige Energie-Schwelle des Instruments zu erreichen. Durch die Verwendung von siliziumbasierten Photosensoren (SiPM) verbessert sich die Sensitivität und es kann mehr Licht aufgezeichnet werden wodurch eine niedrigere Trigger-Schwelle erreicht wird. Um die Analyse-Schwell möglichst nah an die Trigger-Schwelle abzusenken, wurde eine neue Methode für die Bildbereinigung entwickelt. Ziel der Arbeit ist es den Effekt dieser neuen Methode zu untersuchen, deren Parameter zu optimieren und die nachfolgenden Analyse-Schritte anzupassen.

Optimierung der FACT Quick-Look Analyse:

Aufgrund ihrer extremen Variabillität sind zur Untersuchung von aktiven Galaxienkernen simultane Multi-Wellenlängen Beobachtungen wichtig. Um dies im Falle von Helligkeitsausbrüchen der Quelle zu ermöglichen, wurde für FACT eine automatische Quick-Look Analyse eingerichtet. Dabei werden de folgenden Schritte durchgeführt: Kalibration, Bildbereinigung, Untergrund-Unterdrückung und Berechnung von Lichtkurven. Durch eine Verbesserung der Kalibration ist es nun möglich die nachfolgenden Schritten weiter zu optimieren. Ziel der Arbeit ist es die Bildbereinigung und Untergrund-Unterdrückung neu zu optimieren und die Quick-Look Analyse um einen automatischen Datencheck zu erweitern.

Studie der Alert-Kapazität von FACT:

Im Rahmen der Langzeitbeobachtungen ist es auch ein Ziel von FACT im Falle von Helligkeitsausbrüchen andere Teleskope zu benachrichtigen, d.h. einen Alert zu schicken. Abgesehen von privaten Absprachen nimmt das Projekt am Astrophysical Multi-Messenger Observatory Network (AMON) teil, in dem mögliche Signale von verschiedenen Botenteilchen zu gemeinsamen Alert kombiniert werden sollen. Ziel der Arbeit ist es anhand der bisherigen FACT-Daten die Trefferquote möglicher Alerts zu berechnen und daraus Vorschläge für Auslöse-Grenzen der Alerts für verschiedene Quellen zu erarbeiten.

Für weitere Informationen bitte hier klicken: Link zur Website der Uni Würzburg

Top of the page