伽玛射线暴光学辐射多波段同时性观测和Ｘ射线暂现源搜索

Simultaneous multi-color observations of the prompt and very early optical emission of gamma-ray bursts (GRBs) are critical for understanding the GRB radiation physics. Limiting by response time delay and various observational conditions, such observational data were obtained only for few GRBs so far. We have established an international observation network using our self-trigger optical survey system Mini-GWAC/GWAC and two rapid responding 60/80 cm optical telescopes at Xinglong together with the optical telescopes in University of California. We propose to perform simultaneous multi-color observations for the prompt and very early afterglow optical emission of GRBs to investigate their jet compositions, radiation mechanisms, radiation regions and burst environment. Employing our optical transient identification technique, we also search for possible X-ray transients in Chandra and Swift/XRT archive data, and study their possible physical origins and association with supernova shock breakouts, kilonovaes and gravitational wave counterparts.

伽玛暴本身及极早期光学多色同时性观测对理解伽玛暴辐射物理具有重要意义，但是由于光学后随观测响应时间和各种观测条件限制，能成功观测的事例很少。我们已经利用建成在兴隆基地的Mini-GWAC/GWAC自主光学巡天系统、2台60公分和1台80公分快速响应光学望远镜（UBVRI波段）,并联合加州大学伯克利分校等单位共建国际联测网。本项目利用该联测网开展包含伽玛暴暴本身及其极早期余辉的同时性多色光学观测，研究伽玛暴喷流辐射物理和暴周环境等基本问题，同时利用我们发展起来的极短时标光学巡天变源证认技术从Chandra 和Swift/XRT的归档海量数据中搜索X射线暂现源并探讨其物理起源，揭示其与超新星激波暴、致密天体并合产生的Kilonova和引力波辐射对应体等成协的可能性。

基于建立包括有小型光学望远镜快速后随测光、2-10米级望远镜深度测光和测谱的空间-地面联合、多口径望远镜、多时域协作的国际联测网对伽马暴等暂现源观测，获得一批原创性数据和成果。累计开展伽马暴观测90余次，获得一批高质量具有早期光学余辉的原始观测数据，并利用国内、国际大型望镜开展伽马暴寄主星系、超新星和余辉光谱观测研究，获得5个伽马暴光谱及12个伽马暴寄主星系观测数据。还获得了一批超新星、活动星系核的观测数据，并参与美国伯克利大学超新星观测计划，系统发布了2005-2018年超新星观测数据，为学术界提供研究数据样本。开展快速射电暴等电磁对应体搜索和协同观测，发现GRB 110715A-FRB 171209可能成协,指出与长伽马暴相关的磁星可以产生一些快速射电暴，成功对SGR J1935+2154再活动进行光学联合观测。在暂现源搜索方面，提出了一种利用卷积神经网络去除天体物理图像中虚假检测的有效分类方法改善GWAC望远镜对光学暂现源的处理效率，分类效果良好，正确率达到94%。系统研究了伽马暴喷流拐折的现象，检验经验光度函数，更新伽马暴宇宙学的标准烛光关系。系统分析Fermi伽马暴，首次全面回答了瞬时辐射中有热成分的伽马暴比例问题，指出只有少部分暴具有热成份特征，大部分暴没有热成份或热成份占总观测流量的比值少于千分之一，并基于喷流既存在物质又存在磁能的混合模型系统研究伽马暴喷流的磁化程度。