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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2023.tde-18072023-084517
Documento
Autor
Nome completo
Gabriel Amâncio Hoerning
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Abdalla, Elcio (Presidente)
Fabris, Julio Cesar
Saa, Alberto Vazquez
Título em inglês
Search for fast radio bursts a forecast for the BINGO interferometry system
Palavras-chave em inglês
BINGO telescope.
Fast Radio Bursts
Interferometry
Radio Astronomy
Resumo em inglês
The Baryon Acoustic Oscillations (BAO) from Integrated Neutral Gas Observations (BINGO) radio telescope will use the neutral Hydrogen emission line to map the Universe in the redshift range 0.127 z 0.449, with the main goal of probing BAO. In addition, the instrument optical design and hardware configuration support the search for Fast Radio Bursts (FRBs). In this Master's thesis, we propose the use of a BINGO Interferometry System (BIS), including new auxiliary, smaller radio telescopes, hereafter referred to as "outriggers." The interferometric approach makes it possible to pinpoint the FRB sources in the sky. We present here the results of several BIS configurations, combining BINGO horns with and without mirrors (4 m, 5 m, and 6 m) and using 5, 7, 9, or 10 single horns. We developed a new Python package, FRBlip, which generates synthetic FRB mock catalogs and computes, based on a telescope model, the observed signal-to-noise ratio (S/N). This ratio is used to compute the detection rates of the telescopes and the number of interferometry pairs of telescopes (baselines) that can observe an FRB. FRBs observed by more than one baseline are those whose location can be determined. Thus, we evaluate the performance of BIS regarding FRB localization. We found that BIS will be able to localize 23 FRBs yearly with single horn outriggers in the best configuration (using 10 outriggers of 6 m mirrors), with redshift z 0.96. The full localization capability depends on the number and type of the outriggers. Wider beams are best to pinpoint FRB sources because potential candidates will be observed by more baselines, while narrow beams look deep in redshift. For example, 6 m stations are ideal for this purpose. The BIS can be a powerful extension of the regular BINGO telescope, dedicated to observing hundreds of FRBs during Phase 1. Many of them will be well localized with single horns + 6 m dish as outriggers.
Título em português
Procura por fast radio bursts uma previsão para o sistema de interferometria do BINGO
Palavras-chave em português
Fast Radio Bursts
Interferometria,Telescópio BINGO.
Radioastronomia
Resumo em português
O radiotelescópio Baryon Acoustic Oscillations (BAO) from Integrated Neutral Gas Observations (BINGO) utilizará a linha de emissão de hidrogênio neutro para mapear o Universo na faixa de redshift 0.127 z 0.449. Seu objetivo principal é investigar as BAO. Além disso, o design óptico e a configuração do hardware do instrumento suportam a busca por rajadas rápidas de rádio (FRBs; sigla em inglês para Fast Radio Bursts). Nesta dissertação, é proposto o uso do Sistema de Interferometria do BINGO (BIS; sigla em inglês para BINGO Interferometry System), incluindo novos radiotelescópios auxiliares menores, doravante chamados de "outriggers". A abordagem interferométrica torna possível localizar as fontes de FRB no céu. Apresenta-se aqui os resultados de várias configurações do BIS, combinando as cornetas do BINGO com e sem espelhos (4 m, 5 m e 6 m) e 5, 7, 9 ou 10 cornetas individuais. Foi desenvolvido um novo pacote Python, o FRBlip, que gera catálogos sintéticos de FRB e calcula, com base em um modelo de telescópio, a razão sinal-ruído observada (S/N), usada para calcular as taxas de detecção dos telescópios e quantos pares de telescópios de interferometria (baselines) podem observar um FRB. Os FRBs observados por mais de uma baseline são aqueles cuja localização pode ser determinada. Avalia-se assim o desempenho do BIS em relação à localização de FRBs. Descobrimos que o BIS será capaz de localizar 23 FRBs por ano com outriggers de corneta única na melhor configuração (usando 10 outriggers de espelhos de 6 m), com redshift z 0,96. A capacidade completa de localização depende do número e do tipo de outriggers. Feixes mais amplos são melhores para localizar fontes de FRB porque os candidatos potenciais serão observados por mais baselines, enquanto feixes estreitos olham profundamente no redshift. Configurações de 6 m, por exemplo, são ideais para este propósito. O BIS pode ser uma poderosa extensão do telescópio BINGO regular, dedicado a observar centenas de FRBs durante a Fase 1. Muitos deles serão bem localizados com cornetas individuais + disco de 6 m como outriggers.
 
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Data de Publicação
2023-07-18
 
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