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The H.E.S.S. gravitational wave rapid follow-up program
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-03-15 , DOI: 10.1088/1475-7516/2021/03/045
Halim Ashkar 1 , Francois Brun 1 , Matthias Fling 2 , Clemens Hoischen 3 , Stefan Ohm 2 , Heike Prokoph 2 , Patrick Reichherzer 1, 4 , Fabian Schssler 1 , Monica Seglar-Arroyo 1, 5
Affiliation  

Gravitational Wave (GW) events are physical processes that significantly perturbate space-time, e.g. compact binary coalescenses, causing the production of GWs. The detection of GWs by a worldwide network of advanced interferometers offers unique opportunities for multi-messenger searches and electromagnetic counterpart associations. While carrying extremely useful information, searches for associated electromagnetic emission are challenging due to large sky localisation uncertainties provided by the current GW observatories LIGO and Virgo. Here we present the methods and procedures used within the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in searches for very-high-energy (VHE) gamma-ray emission associated to the emission of GWs from extreme events. To do so we create several algorithms dedicated to schedule GW follow-up observations by creating optimized pointing paterns. We describe algorithms using 2-dimensional GW localisation information and algorithms correlating the galaxy distribution in the local universe, by using galaxy catalogs, with the 3-dimensional GW localisation information and evaluate their performances. The H.E.S.S. automatic GW follow-up chain, described in this paper, is optimized to initiate GW follow-up observations within less than 1 minute after the alert reception. These developements allowed H.E.S.S. observations of 6 GW events out of the 67 non-retracted GW events detected during the first three observation runs of LIGO and Virgo reaching VHE γ-ray coverages of up to 70% of the GW localisation.



中文翻译:

HESS引力波快速跟踪计划

引力波 (GW) 事件是显着扰动时空的物理过程,例如紧凑的二元聚结,导致产生引力波。全球先进干涉仪网络对 GW 的检测为多信使搜索和电磁对应关联提供了独特的机会。在携带极其有用的信息的同时,由于当前 GW 天文台 LIGO 和 Virgo 提供的大量天空定位不确定性,搜索相关电磁辐射具有挑战性。在这里,我们介绍了在高能立体系统 (HESS) 中使用的方法和程序,用于搜索与极端事件产生的 GW 发射相关的超高能 (VHE) 伽马射线发射。为此,我们通过创建优化的指向模式,创建了几种专门用于安排 GW 后续观察的算法。我们描述了使用 2 维 GW 定位信息的算法和将本地宇宙中的星系分布相关联的算法,通过使用星系目录,与 3 维 GW 定位信息并评估它们的性能。本文中描述的 HESS 自动 GW 跟踪链经过优化,可在收到警报后不到 1 分钟内启动 GW 跟踪观察。这些发展允许 HESS 对 LIGO 和 Virgo 前三个观测运行期间检测到的 67 个非缩回 GW 事件中的 6 个 GW 事件进行观测,达到高达 70% 的 GW 定位的 VHE γ 射线覆盖率。我们描述了使用 2 维 GW 定位信息的算法和将本地宇宙中的星系分布相关联的算法,通过使用星系目录,与 3 维 GW 定位信息并评估它们的性能。本文中描述的 HESS 自动 GW 跟踪链经过优化,可在收到警报后不到 1 分钟内启动 GW 跟踪观察。这些发展允许 HESS 对 LIGO 和 Virgo 前三个观测运行期间检测到的 67 个非缩回 GW 事件中的 6 个 GW 事件进行观测,达到高达 70% 的 GW 定位的 VHE γ 射线覆盖率。我们描述了使用 2 维 GW 定位信息的算法和将本地宇宙中的星系分布相关联的算法,通过使用星系目录,与 3 维 GW 定位信息并评估它们的性能。本文中描述的 HESS 自动 GW 跟踪链经过优化,可在收到警报后不到 1 分钟内启动 GW 跟踪观察。这些发展允许 HESS 对 LIGO 和 Virgo 前三个观测运行期间检测到的 67 个非缩回 GW 事件中的 6 个 GW 事件进行观测,达到高达 70% 的 GW 定位的 VHE γ 射线覆盖率。使用 3 维 GW 定位信息并评估其性能。本文中描述的 HESS 自动 GW 跟踪链经过优化,可在收到警报后不到 1 分钟内启动 GW 跟踪观察。这些发展允许 HESS 对 LIGO 和 Virgo 前三个观测运行期间检测到的 67 个非回缩 GW 事件中的 6 个 GW 事件进行观测,达到高达 70% GW 定位的 VHE γ 射线覆盖率。使用 3 维 GW 定位信息并评估其性能。本文中描述的 HESS 自动 GW 跟踪链经过优化,可在收到警报后不到 1 分钟内启动 GW 跟踪观察。这些发展允许 HESS 对 LIGO 和 Virgo 前三个观测运行期间检测到的 67 个非缩回 GW 事件中的 6 个 GW 事件进行观测,达到高达 70% 的 GW 定位的 VHE γ 射线覆盖率。

更新日期:2021-03-15
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