JEM-EUSO Science Objectives
国际空间站日本探索舱上的JEM-EUSO被提议作为第一个专门用于UHECR的空间观测站。它位于地球表面上方430公里处的优越位置,加上大视场、创新的光学系统和高效率的焦面,导致前所未有的曝光,大大超过最大的地面天文台。预计质子产生光子π介子的GZK阈值以上的大量事件将允许定向识别单个源并确定其光谱,即,通过粒子通道进行天文学和天体物理学研究。在轻UHECR核的情况下可以实现类似的目标。此外,大气目标体积($\sim 10^{12}$吨)使中微子观测成为飞行任务的一个亮点。其他探索目标包括探测极端能量伽马射线和研究银河系磁场,以及对地球大气层的全球观测,包括云、夜光、等离子体放电和流星。在这篇文章中,我们将描述JEM-EUSO的科学目标。
2009-09-21 astro-ph.HE
Science and mission status of EUSO-SPB2
超压气球II上的极端宇宙空间观测站(EUSO-SPB 2)是第二代平流层气球仪器,用于通过荧光技术探测超高能宇宙射线(UHECR,E > 1 EeV)和通过切伦科夫发射探测甚高能中微子(VHE,E > 10 PeV)。EUSO-SPB 2是一个探索者任务,用于像提议的极端多信使天体物理学探测器(POEMMA)这样的仪器。这样一个天基观测站的目的是测量具有高统计和均匀曝光的超高能电子回旋共振和超高能电子对撞机中微子。EUSO-SPB 2设计有两个施密特望远镜,每个望远镜都针对各自的观测目标进行了优化。荧光望远镜观察最低点以测量UHECR引起的广泛空气簇射(EAS)的荧光发射,而切伦科夫望远镜则针对快速信号($\sim$ 10 ns)和地球边缘附近的点进行了优化。这使得切伦科夫光的测量从EAS引起的地球掠过VHE中微子,如果指向略低于肢体或从UHECR,如果观察略高于。EUSO-SPB 2的预计发射日期为2023年春季,发射地点为新西兰瓦纳卡,目标持续时间长达100天。这样的飞行将提供数千个VHECR切伦科夫信号,以及数十个UHECR荧光轨迹。这两种事件以前都没有从轨道或亚轨道高度观察到,因此EUSO-SPB 2对于向天基仪器迈进至关重要。它还将增强对两种检测技术的潜在背景信号的理解。本文将简要介绍探测器和飞行任务的现状及其科学目标。
2021-12-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview and First Results of EUSO-SPB2
本文概述EUSO-SPB2任务,该任务从太空观测超高能宇宙射线和中微子,利用荧光和切伦科夫望远镜测量,旨在为未来多信使观测提供数据。
2023-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for Ultra High Energy Cosmic Rays from Space -- The JEM-EUSO Program
超高能宇宙射线(UHECR)的起源和性质在当代天体粒子物理学中仍然没有得到解决。要回答这些问题是相当具有挑战性的,因为极低的流量,每公里数$^2$每世纪在极端的能量(即E $>$ 5 $\times$ 10 $^{19}$ eV)。JEM-EUSO计划的中心目标是实现一项致力于UHECR科学的雄心勃勃的天基任务。一个超宽视场望远镜将从太空向下观察夜空,探测大气中UHECR产生的空气簇射发射的紫外光子。JEM-EUSO计划包括从地面(EUSO-TA),平流层气球(EUSO-Balloon,EUSO-SPB 1,EUSO-SPB 2)和空间(TUS,Mini-EUSO)使用荧光探测器的几个任务,以演示从空间进行的UHECR观测,并准备大型任务K-EUSO和POEMMA。我们回顾了与JEM-EUSO计划的开发项目相关的科学目标以及实现这些目标的技术成就。
2019-09-07 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
JEM-EUSO experiment for extreme energy cosmic ray observation
计划中的JEM-EUSO(国际空间站日本实验舱上的极端宇宙空间观测站)将测量宇宙射线的能谱,最高可达1000 EeV,并将寻找其来源的方向。它将观测来自空间的高能宇宙射线初级粒子在大气中产生的广泛的空气簇射。望远镜的瞬时孔径将超过最大地面探测器的孔径一个数量级。JEM-EUSO装置是一个直径为2.5米的大型望远镜,配有快速紫外相机。斯洛伐克负责确定影响实验运行效率的紫外背景,并负责分析假触发事件。
2012-12-28 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.space-ph
Neutrino Target-of-Opportunity Sky Coverage and Scheduler for EUSO-SPB2
本文介绍了EUSO-SPB2任务的高能中微子临时目标观测天区覆盖与调度软件,通过气球轨迹与天体约束优化切伦科夫望远镜指向,以探测掠地中微子产生的上行大气簇射。
2023-10-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity of orbiting JEM-EUSO to large-scale cosmic-ray anisotropies
空间观测极能($\gtrsim 10^{19}$ ~eV)宇宙射线(EECR)相对于地面观测站的两个主要优点是视野扩大,以及轨道观测站几乎具有统一的系统性,覆盖全天。前者保证增加统计,而后者使天空分割成球面谐波。我们已经开始使用球谐技术研究\J \在极能宇宙线天图中对势各向异性的影响。该技术在这里解释,并提出了模拟。各向异性的发现将有助于确定长期寻求的EECR的起源。
2014-01-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Data Processor of the EUSO-SPB2 Telescopes
本文介绍了EUSO-SPB 2(Extreme Universe Space Observatory on a Super Pressure Balloon,Mission Two)望远镜的数据处理器(DP)。EUSO-SPB2是JEM-EUSO关于超长持续时间气球的科学计划的延续,始于EUSO-SPB1任务。EUSO-SPB2将搭载两台望远镜。一个是荧光望远镜,设计用于通过大气中簇射的紫外荧光发射来探测高能宇宙射线;另一个测量来自较低能量宇宙射线和其他光学背景的直接切伦科夫光发射,用于宇宙成因的τ中微子探测。DP是电子系统的组成部分,为两台望远镜中的每一台进行数据管理和仪器控制。DP控制前端电子设备,通过GPS系统用到达时间和有效载荷位置标记事件,为事件的时间同步提供信号,并测量望远镜的活时间和死时间。此外,它还管理用于数据存储的大容量存储器,并执行内务监控和控制通电和断电序列。由于超压气球可能在空中停留长达100天,因此对电子设备和数据处理的要求非常严格。DP在高海拔的非加压环境中运行,这对散热提出了技术挑战。在本文中,我们描述了系统的主要组成部分和设计开发的新任务。
2019-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of UV light emission of the nighttime Earth by Mini-EUSO for space-based UHECR observations
JEM-EUSO(极端宇宙空间天文台联合实验任务)计划旨在利用宽视场荧光探测器实现超高能宇宙射线(UHECR)观测。来自大气层的紫外光发射,如地球表面的气辉和人为光,是天基UHECR观测的主要背景。Mini-EUSO任务自2019年以来一直在国际空间站(ISS)上运行,这是该计划的第一次天基实验。Mini-EUSO仪器由一个25 cm折射光学器件和光电探测器模块组成,光电探测器模块具有2304像素阵列的多阳极光电倍增管。在国际空间站的最低点窗口上,该仪器能够连续监测约300公里x300公里的区域。在目前的工作中,我们报告的初步结果,测量的紫外光在夜间地球使用的Mini-EUSO数据下行到地面。我们在国际空间站轨道下方绘制了本地和全球的紫外光分布图。还进行了模拟以表征仪器对漫射背景光的响应。我们讨论了这种光对天基UHECR观测和Mini-EUSO科学目标的影响。
2021-12-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Using the Cherenkov Telescope onboard EUSO-SPB2 for Target of Opportunity searches of very high energy neutrino sources
Colorado School of Mines(科罗拉多矿业学院);University of Iowa(爱荷华大学);University of Chicago(芝加哥大学);Laboratoire Univers et Particules de Montpellier(蒙彼利埃宇宙与粒子实验室);Goddard Space Flight Center(戈达德太空飞行中心)
针对EUSO-SPB2短暂任务期间的切伦科夫望远镜观测,本文介绍其甚高能中微子源ToO搜索项目、配套调度工具与流量上限结果,验证了近空间气球开展此类观测的可行性。
2025-11-13 astro-ph.HE
EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope in-flight performance and preliminary results
本研究介绍了EUSO-SPB2任务中荧光望远镜的构造、预期性能与飞行情况,虽因飞行缩短未实现亚轨道紫外荧光测UHECRs的目标,但为后续POEMMA等卫星任务提供了基础。
2023-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analysis of above-the-limb Cosmic Rays for EUSO-SPB2
本文分析EUSO-SPB2的切伦科夫望远镜测量地球地平线以上宇宙射线的能力,利用EASCherSim模拟更新事件率估计,考虑触发效率、稀薄大气中簇射纵向发展和磁场建模改进,并与初步飞行数据比较。
2023-10-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Overview of the EUSO-SPB2 Target of Opportunity program using the Cherenkov Telescope
本文概述了EUSO-SPB2任务的机会目标计划,该计划利用机载Cherenkov望远镜通过地球转换tau中微子来探测$\gtrsim 10 \, {\rm PeV}$中微子源,并报告了2023年5月13日发射后的计划状态与初步数据。
2023-10-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Estimation of the exposure of the TUS space-based cosmic ray observatory
TUS天文台是第一个旨在探测超高能宇宙射线的轨道探测器。它于2016年4月28日从俄罗斯的东方发射场发射,并一直运行到2017年12月。它以0.8~ $μ$ s的时间分辨率收集$\sim80,000$事件。宇宙射线研究中需要确定的一个基本参数是实验的曝光量。该参数对于估计作为能量的函数的平均预期事件率以及在事件检测的情况下计算绝对通量是重要的。在这里,我们提出了一项研究的结果,旨在计算TUS在其任务期间积累的曝光。云,探测器死时间,人工源,风暴,闪电放电,气辉和月相的作用进行了详细研究。提供了暴露估计及其地理分布。我们报告的应用技术和本研究的角度来看,未来的任务的JEM-EUSO计划。
2021-12-21 astro-ph.HE
The EUSO-SPB2 Cherenkov Telescope -- Flight Performance and Preliminary Results
本文介绍EUSO-SPB2切伦科夫望远镜,其采用施密特光学和SiPM相机,用于在最高海拔成像大气簇射以探测超高能中微子,并报告飞行性能与初步结果。
2023-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Commissioning, Calibration, and Performance of the Cherenkov Telescope on EUSO-SPB2
为验证高空地球掠射中微子探测技术,研制并部署了 EUSO-SPB2 切伦科夫望远镜,本文介绍其校准、调试及飞行性能。
2023-10-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
EAS optical Cherenkov signatures of tau neutrinos for space and suborbital detectors
对瞬态天体物理源的多信使观测有可能描述宇宙中最高能量的加速器和最极端的环境。中微子的检测,特别是由中微子振荡产生的τ中微子从他们的来源到地球的运输,是可能的中微子能量超过10 PeV使用光学切伦科夫探测器成像向上移动的广泛的空气簇射(EAS)。这些EAS是由地球相互作用的τ中微子产生的,导致τ轻子随后在大气中衰变。我们比较了中微子探测灵敏度为通用的短期和长期爆发瞬态中微子源和灵敏度的扩散中微子通量的第二代极端宇宙空间天文台的超压气球(EUSO-SPB 2)球载任务和拟议的天基探测极端多信使天体物理学(POEMMA)任务。
2022-06-06 astro-ph.HE
Infrared Cloud Monitoring with UCIRC2
本文介绍UCIRC2红外相机,用于监测EUSO-SPB2气球望远镜视场内云层,通过测量云色温度获取云顶高度,并展示其建造、性能及飞行首批结果。
2023-10-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
The EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope for the Detection of Ultra-High Energy Cosmic Rays
EUSO-SPB2荧光望远镜于2023年飞行,利用下一代仪器从近空间探测超高能宇宙射线,虽未发现候选事件,但记录的数据为未来实验提供了探测器稳定性与大气紫外发射率的重要见解。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Dissecting accretion and outflows in accreting white dwarf binaries
这是一份支持大型X射线定时观测站(LOFT)飞行任务概念的白皮书,该观测站被提议作为欧空局的一项中型飞行任务。我们讨论了LOFT在吸积白矮星研究中的潜力。关于摘要,我们参考了该文件。
2015-01-12 astro-ph.HE
Observing white dwarf tidal stripping with TianQin gravitational wave observatory
本文研究天琴引力波天文台对白矮星潮汐剥离模型的观测能力,发现其地平线距离可达200Mpc,并评估了中心黑洞质量、白矮星质量、自旋和轨道偏心率等参数的高精度估计能力。
2023-10-29 astro-ph.HE gr-qc
The Extreme Universe Observatory on a Super-Pressure Balloon II: Mission, Payload, and Flight
本文介绍 EUSO-SPB2 探路者任务,旨在验证空间观测 UHECR 荧光和 PeV 宇宙线切伦科夫光技术,虽飞行短暂,仍成功调试仪器并记录候选事件。
2025-05-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Science with the TianQin Observatory: Preliminary results on Galactic double white dwarf binaries
探讨了利用天基引力波天文台天琴观测银河系双白矮星(DWD)双星的前景。在这项工作中,我们分析了目前已知的DWDs和DWDs的现实合成人口的样本,以评估保证检测的数量和任务的全部容量。我们发现,天琴可以检测到12个$\sim100$已知的DWD,这些二进制的GW信号可以在任务发射前详细建模,因此它们可以用作验证源。此外,我们估计天琴有可能探测到银河系中多达$10^4$的DWD。预计天琴将分别以$\sim10^{-7}$和$\sim0.2$的精度测量它们的轨道周期和振幅,并在天空中定位大部分(39%)探测到的种群,使其优于1度的$^2$。我们的结论是,天琴有可能通过将样本增加到2个数量级来显着提高我们对银河系DWD的认识,并将允许他们与电磁望远镜相结合进行多信使研究。我们还测试了天琴不同配置的可能性:(1)相同的任务,不同的方向,(2)两个垂直的星座组合成一个网络,以及(3)网络与欧空局领导的激光干涉仪空间天线的组合。我们发现,探测器网络的源参数的测量精度提高了1-2个数量级,与天空定位的改善是最显着的。
2020-09-24 astro-ph.HE gr-qc
Nebular-Phase Spectra of Type Ia Supernovae from the Las Cumbres Observatory Global Supernova Project
Ia型超新星(SNe Ia)-用作宇宙学标准烛光的碳-氧白矮星的热核爆炸-的多样性目前与各种爆炸模型和祖先情景相符。为了帮助我们更好地了解不同的模型是否以及如何经常有助于Ia超新星的发生及其各种属性,我们对附近的七个Ia超新星进行了全面的分析。我们获得了一到两个时期的光谱与双子座天文台在星云阶段($>$ 200天过去的高峰),为这些事件,所有这些都有时间序列的测光和光谱在早期(前$\sim$ 8周后爆炸)。我们使用早期和晚期观测的组合来评估各种模型对爆炸的预测(例如,双爆轰、偏心爆轰、恒星碰撞),祖星(例如,喷出物质量,金属丰度),和双星伴星(例如,另一颗白矮星或非简并恒星)。总的来说,我们发现我们的观察与超新星Ia爆炸的球对称模型,以及双星伴星是另一颗简并恒星的场景具有普遍的一致性。我们还提出了一个深入的分析SN 2017 fzw,一个成员的子组的超新星Ia似乎是过渡之间的亚发光的“91 bg”的事件和正常的超新星Ia,和星云相谱是罕见的。
2022-01-19 astro-ph.HE
ASTRO-H White Paper - Clusters of Galaxies and Related Science
下一代X射线天文台ASTRO-H将在研究星系团方面开辟一个新的领域,首次实现测量星系团内等离子体速度所需的光谱分辨率,同时将光谱覆盖范围扩大到远远超过10千电子伏的能量。本白皮书概述了ASTRO-H探测星系团中气体运动的能力,包括宇宙学意义、活动星系核反馈的物理学、星系团合并的动力学以及相关的高能过程、星系团内介质的化学富集、失踪重子的性质和未识别的暗物质。
2014-12-03 astro-ph.HE
An evaluation of the exposure in nadir observation of the JEM-EUSO mission
我们评估了国际空间站日本实验舱上的极端宇宙空间天文台JEM-EUSO进行最低点观测期间的曝光量。作为从太空探索极端能量宇宙的任务,JEM-EUSO将监测地球的夜间大气层,记录由超高能宇宙射线引发的大范围空气簇射产生的紫外线轨迹。在目前的工作中,我们讨论了空间观测的特殊性,我们计算的年度曝光在天底观测。这些结果是基于对预期触发孔径和观测占空比的研究,以及对云和不同类型背景光的影响的调查。我们表明,每年的曝光量是约一个数量级高于目前运行的地面观测站。
2013-05-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sensitivity of full-sky experiments to large scale cosmic ray anisotropies
与地面观测站相比,天基观测极能($\gtrsim5\times10^{19}$ eV)宇宙射线(EECR)的两个主要优点是视野扩大和全天覆盖,在整个天空中几乎具有统一的系统。前者保证增加统计数据,而后者使天空干净的分割成球谐函数。各向异性的发现将有助于确定长期寻求的EECR的起源。我们开始调查的范围内的全天空的空间为基础的实验,如EUSO检测各向异性的极端能量的宇宙射线天空相比,地面为基础的部分天空实验,如皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列。该技术在这里解释,和模拟宇宙只有两个非零多极子,双极或四极,提出。这些模拟量化了天基全天覆盖的优势。
2015-05-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
The Data Processor of the SPB2 Fluorescence Telescope: in flight performance
本文介绍EUSO-SPB2先导任务搭载的荧光望远镜的数据处理器的功能、研发创新点、集成与外场测试结果,以及飞行性能的初步分析。
2023-10-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hunting Down White Dwarf--Main Sequence Binaries Using Multi-Wavelength Observations
本研究结合紫外和光学颜色-星等图及Gaia DR3与GALEX数据,在100 pc内识别出93个白矮星-主序双星候选体(80个为新发现),通过拟合光谱能量分布推导恒星参数,发现其WD伴星更热、更小且质量更大。
2023-11-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Disentangling Coalescing Neutron Star-White Dwarf Binaries for LISA
即将到来的星载引力波(GW)天文台LISA的主要候选源是众多的白矮星(WD)和中子星(NS)的银河系紧密双星,其中许多将合并并进行质量转移,导致X射线和GW的同时发射。在这里,详细和连贯的数值恒星模型探索这些系统的形成和演变,包括有限温度效应和完整的计算质量转移从WD到NS吸积器。演化轨迹的特征应变振幅的计算,和GW的频率动态啁啾质量参数空间中的演化的独特模式,使一个坚定的识别系统的性质。此外,它表明,精确检测的啁啾允许确定NS质量的精度为百分之几,与应用程序约束其状态方程,特别是双线GW源同时观察到在高和低的频率。
2020-04-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
ESO-Athena Synergy White Paper
高能天体物理学高级望远镜(雅典娜)是欧空局在其2015-2025年宇宙愿景方案中选择的X射线观测任务,以解决热和高能宇宙科学主题。欧洲南方天文台-雅典娜协同小组(EAST)的任务是找出雅典娜与光学/近红外(NIR)和亚/毫米地面设施之间的潜在科学协同作用,特别是欧洲南方天文台的设施(即,VLT和ELT,ALMA和APEX),通过编写白皮书来确定和发展:1.需要使用欧洲南方天文台的地面设施,以实现制定的雅典娜科学目标; 2.需要访问Athena,以实现与Athena同时代的ESO设施制定的科学目标; 3. 2020年代末Athena和ESO设施的协同使用将带来科学附加值的科学领域。社区对这一过程的投入主要是通过一个专门的ESO -雅典娜协同研讨会发生的,该研讨会于9月9日举行14 - 16,2016在ESO,Garching.本白皮书介绍了EAST的工作成果,按协同领域分类,并涉及以下主题:1.热宇宙:早期的星系团和星系团及其演化,星系团内介质的物理学,宇宙细丝中缺失的重子; 2。充满活力的宇宙:超大质量黑洞的历史,超大质量黑洞吸积盘,活动星系核反馈-分子外流,超快外流,吸积物理,瞬态科学; 3.天文台科学:恒星形成,恒星。然后,它讨论了光学近红外亚毫米的前景,提供详细的VLT/MOONS,E-ELT仪器,特别是MOS,VISTA/4 MOST,ESO和ALMA档案,未来的ALMA和…
2017-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Observatory Science with eXTP
本文介绍eXTP任务(计划2030年发射)的天文台科学,涵盖三大有效载荷及其在恒星、遗迹、双星、AGN等领域的观测展望。
2025-09-08 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM