Глобальная роботизированная сеть МАСТЕР МГУ

Глобальная роботизированная сеть мониторинга ближнего и дальнего космического пространства МАСТЕР МГУ создана под руководством профессора В. М. Липунова учеными Московского университета для обнаружения и исследования процессов, сопровождающих:

• образование черных дыр – гамма-всплесков, самых мощных взрывов во Вселенной (Nature, APJ, MNRAS);
• слияние нейтронных звезд и черных дыр, регистрируемое гравитационно-волновыми обсерваториями LIGO/VIRGO (Nature, APJL, APJ, MNRAS, NewA, NewAR, УФН);
• термоядерные вспышки на белых карликах (новые и карликовые новые звезды);
• вспышки ядер галактик и квазаров – свечение плазмы вблизи сверхмассивных черных дыр;
• транзиенты пока неизвестной природы, в том числе явление выхода ударных волн на поверхность предсверхновых и другие.

Попутно МАСТЕР решает и прикладные задачи современной астрономии – в полностью автоматическом режиме открывает потенциально опасные астероиды и кометы (C/2015 K1 MASTER, C/2015 G2 MASTER, COMET C/2016 N4 MASTER).

Уникальные особенности сети МАСТЕР

Глобальная роботизированная сеть МАСТЕР обладает рядом ключевых преимуществ, которые делают ее одной из самых эффективных систем мониторинга космических явлений:

• Идентичное приемное оборудование на всех обсерваториях сети.
• Распределение телескопов по земному шару (8 обсерваторий с 2018 г.), что обеспечивает:
  • быстрое наведение (десятки градусов в секунду) по целеуказанию;
  • возможность наблюдения за транзиентными событиями практически круглосуточно.
• Автоматическая обработка изображений в режиме реального времени (1–2 минуты после считывания с матрицы) с выявлением новых или вспыхивающих объектов.

При этом роботизированные телескопы МАСТЕР – это не просто системы, выполняющие наблюдения по заранее заданной программе. Они способны:

• самостоятельно определять стратегию обзора неба,
• анализировать огромные потоки данных в реальном времени (ежесуточный объем информации в сети МАСТЕР достигает терабайтов).

Результаты и вклад в мировую астрономию

Благодаря своим уникальным возможностям МАСТЕР занимает одну из ведущих позиций в наблюдениях за внезапными космическими событиями.

Основные достижения сети МАСТЕР

• Мониторинг космических взрывов – только за 2016–2017 гг. опубликовано 20 статей в ведущих журналах (Nature, ApJL, ApJ, MNRAS и др.), а также более 200 электронных циркуляров по наблюдениям в рамках программ LIGO/VIRGO, IceCube, ANTARES, Swift, Fermi и др.
• Обнаружено 3500 вспышек на расстояниях от нескольких сотен до миллиарда световых лет.
• Открытие потенциально опасных астероидов и комет в автоматическом режиме:
  • Кометы: C/2015 G2 MASTER, C/2015 K1 MASTER, C/2016 N4 MASTER, C/2020 F5 MASTER, C/2021 K2 MASTER.
  • Астероиды: 2013 UG1, 2013 SW24, 2014 EL45, 1998 SU4 (утерянный объект, найденный МАСТЕРом), 2014 UR116, 2011 QG21, 2015 UM67.

Международное сотрудничество

Результаты наблюдений МАСТЕР регулярно используются крупнейшими наземными и орбитальными телескопами для спектрального анализа объектов, в их числе:

• Наземные обсерватории: 10.4-м GCT (Испания), 10-м SALT (ЮАР), 8-м VLT (Чили), 9.2-м HET (США), 6-м БТА (Россия), 4.2-м WHT (Канары), 3.6-м NTT (Чили), 2.2-м HCT (Индия), 2.1-м Guillermo Haro (Мексика), 1.8-м Copernico (Италия), 1.5-м Fred Lawrence Whipple (США).
• Космические телескопы: SPITZER, SWIFT, FERMI.

Факторы, обеспечивающие эффективность МАСТЕР

• Глобальная распределенность идентичных телескопов, что позволяет вести непрерывные наблюдения за объектами.
• Полностью роботизированный процесс наблюдений, обработки данных и управления площадками.
• Оперативное реагирование на алерты (гравитационные волны, гамма-всплески и другие внезапные космические события).
• Объединенная центральная база данных, в которую стекаются все фотометрические данные, обеспечивая быстрый анализ транзиентов.

Научная работа

Гамма-всплески

Глобальная сеть МАСТЕР работает 365 (366) дней в году, обеспечивая анализ данных днем и оперативные наблюдения ночью. Обработка изображений ведется в режиме реального времени, быстрее, чем длится следующая экспозиция. Благодаря этим возможностям сеть обеспечивает непрерывное наблюдение и фиксирует ранние оптические сигналы гамма-всплесков.

Основные достижения в области гамма-всплесков:

• Обнаружение поляризации оптического излучения гамма-всплесков (Troja et al., 2017).
• Выявление оптических источников гамма-всплесков в широких областях ошибок (например, FERMI-GBM GRB, Lipunov, Gorosabel et al., 2016), где координатная неопределенность может достигать десятков квадратных градусов.
• Лидерство в ранних наблюдениях:
  • МАСТЕР регулярно опережает по скорости наведения и получения первых изображений рентгеновский детектор Swift-XRT и оптический телескоп Swift-UVOT (например, для GRB161017A).
  • Благодаря широкой географической сети (9 обсерваторий в Северном и Южном полушариях), российская глобальная сеть МАСТЕР-МГУ стала мировым лидером в оперативных оптических наблюдениях гамма-всплесков.

Гравитационно-волновая астрономия

Благодаря распределенности обсерваторий по земному шару и уникальным возможностям телескопов-роботов, МАСТЕР внес значительный вклад в изучение гравитационных волн.

Основные достижения в гравитационно-волновой астрономии:

• Проведение инспекционных наблюдений всех полей ошибок LIGO/Virgo во время эпох O1, O2 и O3.
• Решающая роль в оптической поддержке первого зарегистрированного гравитационно-волнового события GW150914:
  • МАСТЕР осмотрел большую часть вероятной области ошибки.
  • Открыл несколько сверхновых в этих полях.
• 17 августа 2017 года – в числе 6 телескопов, впервые в истории, локализовал гравитационно-волновое событие GW170817 (Килоновая).
  • Полученные ранние изображения позволили определить постоянную Хаббла по гравитационно-волновому сигналу от слияющихся нейтронных звезд.

Нейтринная астрономия

С появлением нейтринных детекторов ANTARES и IceCube началась новая эра многоканальной астрономии. Нейтринная астрономия, наряду с гравитационно-волновыми исследованиями, открывает новые горизонты в изучении Вселенной.

Роль МАСТЕР в оптической поддержке нейтринных экспериментов:

• Единственная в мире сеть телескопов, ежедневно публикующая циркуляры о проводимых наблюдениях в режиме реального времени.
• Возможность проведения:
  • Алертных наблюдений (по целеуказанию сразу после триггера).
  • Инспекционных наблюдений (разделение задач между обсерваториями для быстрого осмотра больших областей ошибок).
• Оптическая поддержка мультиплета нейтринного события IceCube IC160217.
• Регулярное исследование более 200 полей ошибок источников сверхвысокоэнергетических нейтрино, зарегистрированных ANTARES и IceCube.
• Впервые зафиксирована переменность поляризации оптического излучения V404 Cyg (2015).

Особенности работы нейтринных детекторов:

• Основные установки:
  • ANTARES (Средиземное море).
  • IceCube (Антарктида).
  • Baikal-GVD (озеро Байкал, Россия, с 2015 г.).
  • KM3NeT (Средиземное море, строительство с 2014 г.).

Нейтрино проникают через Вселенную практически без взаимодействий, поэтому их обнаружение требует поиска электромагнитных двойников (оптических аналогов нейтринных событий).

МАСТЕР – один из немногих инструментов, способных проводить оперативные инспекционные наблюдения полей ошибок нейтринных событий.

Наиболее значимые публикации

2022
Lipunov V. M., Kornilov V. G., Zhirkov K. et al. “MASTER Real Time Multimessage Observations of High Energy Phenomena“ // Universe. – 2022. – Vol.8. – p.271.

2020
Lipunov V.M., Kornilov V.G., Zhirkov K., Gorbovskoy E., et al. «Optical Observations Reveal Strong Evidence for High-energy Neutrino Progenitor» // Astrophysical Journal Letters. – 2020. – Vol.896. – L19.

Lipunov V., Kornilov V., Vlasenko D., Tiurina N., Gorbovskoy E., Gress O. et al. «Optical Transients Found by MASTER during the Observation of LIGO/VIRGO S200219ac Gravitational-wave Event» // Research Notes of the AAS. – 2020. – Vol.4. – №11. – p.194.

Lipunov V., Kornilov V. et al. . “ Optical Observation Reveal Strong Evidence for High Energy Progenitor” // The Astrophysical Journal Letters, 896, (2), L19 1.

Ershova O. A., Lipunov V. M., Gorbovskoy E. S., Tyurina N. V., Kornilov V. G., Zimnukhov D. S., Gabovich A., Gress O. A., et al. “Early Optical Observations of Gamma-Ray Bursts Compared with Their Gamma- and XRay Characteristics Using a MASTER Global Network of Robotic Telescopes from Lomonosov Moscow State University” // Astronomy Reports. – 2020. – Vol.64. – p.126.

2019
Lipunov V.M., et al. «Концепция многофункционального астрономического комплекса и динамически интегрированной базы данных в применении к многоканальным наблюдениям Глобальной Сети МАСТЕР» // Астрономический журнал. – 2019. – T.96. – №4. – c.288.

Lipunov V. M., Kuznetsov A., et al., «V404 CYG/GS 2023+338: Monitoring in the Optical with Robotic Telescopes of the MASTER Global Network during the 2015 Superburst» // Astronomy Reports. – 2019. –Vol.63. – p.534.

Gress O.A., Lipunov V.M., Dornic D., et al. «MASTER Investigation of ANTARES and IceCube Alerts» // Revista Mexicana de Astronomia y Astrofisica Conference Series. – 2019. – Vol.51. – p.89.

2018
Sadovnichy, V. A.; Panasyuk, M. I.; Svertilov, I.; Lipunov, V. M. и др. “Prompt and Followup Multiwavelengt Observation of the GRB 161017A” // Astrophysical Journal. – 2018 – T.861. – C.48.

Lipunov V., Kornilov V., Gorbovskoy E., Tiurina N., Kuznetsov A., Balanutsa P., Chazov V., Gress O., Kuvshinov D., et al. «MASTER Global Robotic Net: new sites, new result» // Revista Mexicana de Astronomia y Astrofisica Conference Series. – 2018. – Vol.48. – p.42.

2017
Lipunov V.M., Kornilov V., Gorbovskoy E., Buckley D.A.H., Tiurina N., Balanutsa P., Kuznetsov A., Greiner J., Vladimirov V., et al. «First gravitational-wave burst GW150914: MASTER optical follow-up observations» // Monthly Notices of The Royal Astronomical Society. – 2017. – Vol.465. – p.3656.

Lipunov V. M., Gorbovskoy E., et al. «MASTER Optical Detection of the First LIGO/Virgo Neutron Star Binary Merger GW170817» // The Astrophysical Journal Letters. – 2017, – Vol.850. – №1. – L1.

E.Troja, V. Lipunov, et al. O.Gress. et al. «Significant and variable linear polarization during the prompt optical flash of GRB 160625B» // Nature. – 2017. – Vol.547. – p.425.

Abbott B. P., Abbott R., Abbott T. D., et al. «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger» // The Astrophysical Journal Letters. – 2017. – Vol.848. – №2. – L12.

Abbott B. P., Abbott R., Abbott T. D., et al., «A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant» // Nature. – 2017. – Vol.551. – p.85.

Aartsen M., et al., Master Collaboration: Lipunov V., Gorbovskoy E., Tiurina N.V., Balanutsa P.V., Kuznetsov A., Kornilov V.G., Chazov V., Budnev N.M., Gress O.A. et al. «Multiwavelength follow-up of a rare IceCube neutrino multiplet» // Astronomy and Astrophysics. – 2017. – Vol.607A. – p.115.

Lipunov V., Simakov S., Gorbovskoy E., Vlasenko D. «Smooth Optical Self-similar Emission of Gamma-Ray Bursts» // The Astrophysical Journal. – 2017. – Vol.845. – №1. – p.52.

2016
Abbott B. P., Abbott R., Abbott T. D., et al. «Localization and Broadband Follow-up of the Gravitational-wave Transient GW150914» // The Astrophysical Journal Letters. – 2016. – Vol.826. – №1. – L13.

2013
Gorbovskoy E. S., Lipunov V. M., Kornilov V. G., et al. «The MASTER-II network of robotic optical telescopes. First results» // Astronomy Reports. – 2013. – Vol.57. – p.233.

2012
Kornilov V. G., Lipunov V., Gorbovskoy E. et al. «Robotic optical telescopes global network MASTER II. Equipment, structure, algorithms» // Experimental Astronomy. – 2012 – Vol.33. – №1. – p.173.

2010
Lipunov V., Kornilov V., Gorbovskoy E., Shatskij N., Kuvshinov D., Tyurina N., et al. «Master Robotic Net» // Advances in Astronomy. – 2010. – Vol.2010. – ID349171.