Zwicky Transient Facility - A new window to the transient universe


Project leader


Co-Investigators


Funding source

The Knut and Alice Wallenberg Foundation


Project Details

Start date: 01/01/2014
End date: 31/12/2018
Funding: 39122000 SEK


Description

English abstractSupernovae (SNe) are some of the most dramatic events in the universe - these stellar explosions briefly outshine entire galaxies. Type Ia SNe led to the discovery of dark energy. For the core-collapse (CC) SNe the first hours after explosion represents the most dramatic moments, with a short luminous break-out of radiation. Because of the short time scale this has only been observed for a few events, but holds much information about the progenitor star and the explosion itself. We want to build the Zwicky Transient Facility (ZTF), the next generation of astronomical transient searches, to detect supernovae and to study them right after explosion. The concrete scientific question we want to address is the nature of the progenitor systems of SNe, and this requires very early observations of these explosions, before the memory of the initial configuration gets lost. The ZTF is a two-telescope facility. A wide field (35-square degree) camera will be put on the Palomar 48-inch telescope, and detections will be automatically and swiftly followed-up with the 60-inch telescope. The novelty is to search for transients on shorter timescales. This time domain of < 1 day remains a pristine area of research for transient science. Some discoveries are virtually guaranteed, e.g., shock breakouts of CC SNe as well as the onset of SNe Ia, and possible interaction with the companion star. This will be our main focus, to use the very early supernova lightcurves to learn about the progenitor stars for SNe, and about the very first moments of these explosions. The implications of these findings will be far-reaching. For CC SNe we will be able to connect stellar evolution theory with the ultimate explosions, answering the question: which stars make what kind of supernovae. For SNe Ia the understanding of the progenitor systems will be instrumental for further progress in using these SNe as standard candles for cosmology.Svensk projektbeskrivning ZTF - Ett nytt fönster mot det transienta universum.Supernovor är exploderande stjärnor. Detta plötsliga uppflammande på stjärnhimlen signalerar en stjärnas död, och under ett kort ögonblick kan denna enskilda stjärna lysa lika starkt som de övriga miljardtals stjärnorna i dess galax. De forskare som vill studera en stjärnas våldsamma slut står dock inför ett antal utmaningar. Supernovaexplosioner är ovanliga och inträffar kanske bara en gång på hundra år i en galax. Den senaste som sågs i vår egen Vintergata var Johannes Keplers supernova år 1604. Dessutom kan man inte se på en stjärna om den står inför en nära förestående explosion. Supernovor kan inte förutsägas eftersom de processer som bestämmer en stjärnas slutstadier äger rum djupt inne i stjärnans centrum. Supernova-astronomer behöver därför tålamod och ett stort teleskop som kan genomsöka tusentals galaxer. Vårt projekt - Zwicky Transient Facility (ZTF) - är just en sådan genommönstring av tusentals galaxer för att hitta nya uppflammande objekt i rymden. Vi använder ett gammalt teleskop i Kalifornien som har ett stort bildfält, dvs kan se många galaxer samtidigt. Det nya är att en helt modern jättekamera med 12 x 12 supereffektiva CCD-detektorer ska monteras i det moderniserade teleskopet, och ett systerteleskop ska utrustas med en spektrograf som kan studera de nya supernovorna så snart de upptäckts. Allt sker automatiskt! Båda teleskopen är robotiserade där detektionen av nya källor sker med sofistikerade datorprogram. Det helt unika med ZTF kommer att bli att vi ska genomsöka samma del av himlen väldigt ofta. På det sättet kan vi hitta supernovorna strax efter det att de exploderat, istället för flera dagar eller veckor efteråt vilket är regeln idag. Att hitta och studera supernovorna direkt efter explosionen, redan under de första timmarna, gör att vi kan lära oss mer om de stjärnor som ger upphov till supernovor. Det är nämligen inte särskilt klarlagt idag vilken slags stjärnor som ger upphov till vilken sorts supernovaexplosioner. I slutändan har supernovorna stor betydelse för vår förståelse av universum. Typ Ia supernovorna användes för att upptäcka att universums expansion accelererar drivet av den så kallade mörka energin. Att förbättra våra kunskaper om denna mörka energi med hjälp av supernovaobservationer kräver bättre kunskap om vad det egentligen är som exploderar, och ZTF med sina tidiga observationer kommer undersöka just detta. Andra slags supernovaexplosioner signalerar de mest massiva stjärnornas död. Dessa är utomordentligt viktiga för det kosmiska kretsloppet; supernovaexplosionerna skapar och frigör de tyngre grundämnen som finns i Universum. Vi tror oss alltså veta att exempelvis allt syre som finns en gång skapats inne i en massiv stjärna och frigjorts i en supernovaexplosion. För att bättre förstå grundämnenas uppkomst vill vi även veta från vilken slags stjärnor som det mesta av exempelvis syret kommer. Detta blir en annan huvudfråga för vår medverkan i ZTF. Slutligen tror vi att vi kommer hitta en hel del astronomiska källor man inte tidigare lagt märke till. Kosmiska explosioner av det mer kortlivade slaget, som flammar upp under bara några timmar, har aldrig tidigare kunnat studeras. Ofta när man bygger astronomi-experiment som undersöker nya aspekter av naturen är det just de oförutsagda upptäckterna som blir de mest spännande.

Last updated on 2017-23-03 at 08:57

Share link