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Publications in Scientific Journals:

W. Leeb, J. Alves, S. Meingast, M. Brunner:
"Simulated low-intensity optical pulsar observation with single-photon detector";
Astronomy & Astrophysics, 574 (2015), 1 - 7.



English abstract:
Aim. The goal of this work is to develop an observational method optimized for the discovery of faint optical pulsars.

Method. A single-photon detector transforms the signal received by the telescope into a pulse sequence. The events obtained are time tagged and transformed into a histogram of event time differences. The histogram envelope presents the autocorrelation of the recorded optical signal with itself and thus displays any periodicity of the input signal.

Results. Simulations show that faint pulsars radiating in the optical regime can be detected in a straightforward way. As an example, a fictitious pulsar with a V-magnitude of 24.6 mag and a signature like the Crab pulsar can be discovered within one minute using an 8-m class telescope. At the detector“s peak sensitivity the average optical flux density would then amount to Fν = 0.63 µJy. With a 40-m class telescope, as the forthcoming European ELT, the detection of optical pulsars with magnitudes V < 30 mag is within reach for a measurement time of one minute. A two-hour "blind search" with the ELT could reach V ~ 31.3 mag.

Conclusions. The method described allows detecting faint periodic optical radiation with simple equipment and easy signal processing.

German abstract:
Rahmen. Die optische Strahlung von Pulsaren liefert wertvolle Hinweise betreffend die Physik von Neutronensternen. Nur diese Himmelkörper können uns im heutigen Universum Hinweise auf extreme Materiezustände vermitteln. Allerdings beobachtete man bislang nur bei etwa 1% der katalogisierten Pulsare eine Emission im optischen Bereich.

Ziel. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine optimierte Methode zur Auffindung von schwachen optischen Pulsaren zu entwickeln.

Methode. Ein Einzel-Photonen-Detektor setzt das von einem Teleskop empfangene Signal in eine Impulsfolge um. Von diesen Ereignissen werden die Ankunftszeiten festgehalten und ihre Zeitdifferenzen in einem Histogramm dargestellt. Die Einhüllende des Histogramms gibt die Autokorrelationsfunktion des aufgenommenen optischen Signals wieder und zeigt somit eine eventuelle Periodizität des Eingangssignals an.

Ergebnis. Simulationen zeigen, dass schwache optische Pulsarstrahlung auf einfache Weise detektiert werden kann. So lässt sich etwa ein fiktiver Pulsar der V-Magnitude 24,6 mag und einer Signatur wie jener des Krebs-Pulsars mit einem 8m-Teleskop innerhalb einer Minute nachweisen. Bei der maximalen Detektorempfindlichkeit würde die optische Flußdichte dann Fν = 0,63 µJy betragen. Mit einem 40m-Teleskop, wie dem geplanten Europäischen "Extra Large Telescope (ELT)", ist das Auffinden eines optischen Pulsars einer V-Magnitude < 30 mag in einer Meßzeit von einer Minute denkbar. Bei einer zweistündigen Blindsuche mit dem ELT sollte eine man eine Größe V = 31,3 mag nachweisen können.

Schlussfolgerungen. Die beschriebene Methode erlaubt das Auffinden schwacher periodischer Strahlung im Optischen unter Verwendung einer bescheidenen technischen Ausrüstung und einfacher Signalverarbeitung.

Keywords:
. instrumentation: detectors - pulsars: general- pulsars: individual (PSR 0513+21, Crab pulsar) - methods: general


"Official" electronic version of the publication (accessed through its Digital Object Identifier - DOI)
http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201424480

Electronic version of the publication:
http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_237120.pdf


Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.