伽玛暴偏振探测仪POLAR观测模拟器的研究

In recent years, the study of the Gamma-Ray Burst (GRB) prompt emission mechanism and radiation region geometry by using the polarization property has become the top focus research issue in the GRB observation and research field. The scientists give high expectations on the Gamma-Ray Burst Polarimeter – POLAR project which is expected to launch in the quite near future under the colaboration framework between China and Europe, because of the very lack of dedicated instrument in orbit for hard X/Gamma ray polarization measurement and rare of the observation results. To take the POLAR experiment as the study background, our project will study the polarization measurement performances of POLAR by Monte-Carlo simulation methods through developing a set of POLAR in-orbit observation simulator. In the same time, this observation simulator will be highly useful for POLAR in-orbit operation, experiment and the following data process and analysis after the launch of POLAR.

近年来借助于伽玛暴快速喷流过程中辐射的偏振特性对于伽玛暴辐射机制及其辐射区几何结构进行研究的课题逐渐成为伽玛暴观测研究领域中的热点研究课题。然而，由于专门用于空间硬X/Gamma射线偏振测量的探测仪器极度稀缺以及偏振观测结果的相对稀少，使得科学家对于即将发射升空的中欧合作伽玛暴偏振探测仪POLAR的期望非常之高。本项目以POLAR项目为背景，通过开发一套POLAR在轨观测模拟器，利用Monte-Carlo模拟的方法对POLAR未来在轨时的伽玛暴偏振观测能力进行研究。同时，POLAR入轨后，该观测模拟器将对POLAR的正常运行、观测以及后续的数据处理和分析提供极大的帮助。

近年来，借助于伽马暴瞬时辐射的偏振特性对于伽马暴辐射机制、辐射区几何结构以及周围磁场进行研究的课题逐渐成为伽马暴观测研究领域中的热点研究课题。然而，由于专门用于空间硬X/Gamma射线偏振测量的探测仪器稀缺以及偏振观测结果的相对稀少，使得科学家对于天宫二号上搭载的中欧合作伽马暴偏振探测仪POLAR的在轨伽马暴瞬时辐射偏振探测结果期望非常之高。. 本项目以POLAR实验项目为背景，对其地面及在轨标定实验数据进行了详细分析，建立了标定模型，并对POLAR探测器及天宫二号进行了质量建模，最终完成了观测模拟器的开发与完善。同时，本项目还对POLAR与伽马暴联合观测网GCN中其它卫星间的联合观测方案进行了研究。利用所开发的观测模拟器对POLAR的在轨科学探测能力进行了较为详细的模拟仿真与研究。同时，观测模拟器也应用于POLAR在轨伽马暴偏振数据分析过程当中。. 本项目的重要结果主要包括：（1）完成了POLAR观测模拟器的开发，并成功应用于POLAR性能模拟研究以及在轨数据分析当中；（2）对POLAR与GCN中其它卫星开展联合观测的方案进行了研究并验证了可行性；（3）利用观测模拟器结合POLAR偏振数据分析流程，对POLAR在轨探测到的5个伽马暴进行了详细的偏振数据分析，并取得了重要的研究成果。. POLAR搭载于天宫二号空间实验室于2016年9月15日成功发射，因此本项目的执行过程也经历了POLAR地面标定测试、发射、在轨标定测试、在轨科学探测与数据分析以及最终的科学成果产出等过程。本项目的研究在这一系列过程当中均发挥了重要的作用，产生了非常有价值的数据，对POLAR最终的科学成果产出具有重要的意义。同时，本项目的观测模拟器软件以及研究方法，对于未来的伽马暴偏振探测实验以及伽马暴物理分析具有一定的应用价值。