Краткая, практическая стратегия мультимессенджерного наблюдения BNS-слияния (локализация + физическая характеристика).
1) Состав сети инструментов (приоритеты)
- Гравитационные волны: LIGO-H/LIGO-L, Virgo, KAGRA, LIGO-India — низкая латентность обнаружения и 3D-локализация.
- Гамма/рентген (prompt): Fermi-GBM, Swift-BAT, INTEGRAL, IPN; Swift-XRT для быстрых репоинтов.
- Оптические/NIR широкого поля: ZTF, ATLAS, Pan-STARRS, GOTO, DECam, позже LSST; узкопольные глубокие: VLT, Keck, Gemini, JWST (NIR).
- Радио/милим.: VLA, MeerKAT, ATCA, ALMA, VLBI (точное позиционирование, proper motion).
- Высокоэнергетич. гамма: Fermi-LAT, HESS/MAGIC/VERITAS.
- Нейтрино: IceCube, ANTARES/KM3NeT, AMON (субпороговые совпадения).
- Каталоги/сервисы: GLADE/CLU/GWGC для galaxy-targeting; GraceDB/GCN/VOEvent/AMON для оповещений.
2) Временные окна и действия (латентности и приоритеты)
- Момент обнаружения GW: низколатентный триггер и первичная локализация. Цель: выпуск предупреждения и скаймапа за $\lesssim 1$ мин (BAYESTAR).
- Prompt EM (gamma/X-ray): проверка на совпадение $\sim 0\text{–}10\mathrm{s}$ от слияния; автоматические GCN-уведомления, Swift репоинт в $\sim 100\mathrm{s}$.
- Ранний оптический/UV: первые обсервации в $\sim$ минуты—часы; быстрые широкопольные плитинги для поиска синтезированного светила (киллонова) пик в оптике на $\sim 1$ день, в NIR на $\sim$ несколько дней.
- Рентген/оптическая спектроскопия: часы—сутки для классификации и определения красного смещения/линиевых свойств.
- Радио/милим.: начало наблюдений через дни—недели, максимум и развитие на неделях—месяцах; VLBI для точного позиционирования через недели—месяцы.
- Нейтрино/высокоэнерг. гамма: немедленный поиск и мониторинг в течение $\sim$ часов—дней (субпороговые объединения через AMON).
3) Низколатентные алгоритмы и пайплайны (GW)
- Низколатентные детекторы: GstLAL, PyCBC Live, MBTA — извлечение триггера за $\lesssim 10\text{–}60\mathrm{s}$.
- Быстрая локализация: BAYESTAR — скаймап HEALPix + дистанция (обновление за $\lesssim 1$ мин).
- Точная байесовская оценка параметров: LALInference / Bilby — обновлённые постериоры за часы—дни.
- Автоматическая публикация в GraceDB → GCN/VOEvent.
4) Стратегии локализации и планирования наблюдений
- Использовать 3D-скеймап (положение + дистанция) для двух режимов:
a) Galaxy-targeted: сортировка галактик из GLADE по вероятности (вероятность попадания $\propto$ GW-постериор по дистанции × светимость/скорость звездообразования). Эффективно при небольшой площади.
b) Wide-field tiling: вероятность-взвешенное покрытие HEALPix (алгоритмы greedy / rank-tiling / simulated annealing) при большой площади.
- Тактика покрытия: сначала охватить верхние значимые процентили (например, $\sim 90\%$ вероятности) быстрыми мелкими экспозициями; затем углубление на участках с наибольшей вероятностью и галактическими кандидатами.
- Учет видимости, фаз Луны, погоды и фильтров при автоматическом ранжировании последовательности плитов.
5) Система оповещений и связи между сетями
- Низколатентные автоматические GCN Notices/VOEvent из GraceDB при триггере; детали: скаймап HEALPix + расстояние + FAR + тип события.
- AMON для объединения субпороговых триггеров (GW + neutrino + gamma) и экстренного оповещения.
- Установленные MOUs и автоматические репоинты для Swift, robotic optical телескопов (GOTO, ZTF).
- Хуман-ин-луп только для флага ложноположительных событий; всё остальное — автоматизированные триггеры и ранжирование.
6) Обработка EM-кандидатов: алгоритмы классификации
- Быстрая image subtraction + forced photometry; машинное обучение для отбора кандидатов (обучение на реальные транзиенты и артефакты).
- Кросс-матч с каталогами (гаякт, звёзды, AGN) и светимостью хоста.
- Ранжирование кандидатов по вероятности связности с GW (позиция, расстояние, временной профиль, цвет), автоматическое инициирование спектроскопии для топ-N кандидатов.
7) Совместный анализ GW+EM (физические выводы)
- Совместная байесовская оценка параметров: использовать GW постериоры как приоритеты для EM-моделей (расстояние, масса); и EM-оценки (красное смещение, ejecta mass) как априоры/ограничения для GW (например, для определения EOS, удара массы).
- Модели киллонова: многокомпонентные r-процессы (blue/red), радиационный трансфер — байесовская подгонка для оценки массы выброса $M_{\mathrm{ej}}$, скорость $v_{\mathrm{ej}}$, фракция lanthanide $X_{\mathrm{lan}}$.
- Совм. ограничения на H0: GW расстояние × EM redshift (host galaxy) — совместный вывод.
- Нейтрино и высокоэнерг. гамма дают ограничения на ускорение частиц и джет.
8) Метрики оптимизации и реализация
- KPI: латентность оповещения ($\lesssim 1\min$ первичный скаймап), покрытие $\ge 90\%$ вероятности для ключевых событий, спектроскопия топ-$\sim 5$ кандидатов в $\lesssim 24\mathrm{h}$.
- Trade-off глубина vs покрытие: ранние быстрые неглубокие экспозиции + последующие глубокие на приоритетных участках.
- Репетиции (DRILLS) и скоординированные имитации между сетями для отладки пайплайнов.
9) Рекомендации по ПО и автоматизации
- Автоматические брокеры/планировщики (VOEvent listener → scheduler): реализовать приоритеты, видимость, погодные данные.
- Pipelines: image subtraction (ZOGY/Alard), real-bogus ML, forced photometry.
- Хранилище/репозитории: централизованная база кандидатов с метаданными, быстрые API для доступа ко всем партнёрам.
Короткая сводка времени действий (ориентиры)
- GW триггер → первичный скаймап: $\lesssim 1\min$.
- Первичная проверка gamma/neutrino: $\sim 0\text{–}10\mathrm{s}$.
- Роботизированные оптические экспозиции: начало в $\sim$ минуты—часы.
- Спектроскопия топ-кандидатов: $\lesssim 24\mathrm{h}$.
- Радио/VLBI: старт через дни, мониторинг недели—месяцы.
- Полная байесовская эвалюация GW+EM: часы—недели.
Заключение: оптимальная стратегия — автоматика низколатентных GW-триггеров + быстрое распространение 3D-HEALPix в GraceDB/GCN/VOEvent, параллельное сравнение с gamma/neutrino, комбинированное покрытие: galaxy-targeted + probability-weighted wide-field tiling, ML-классификация кандидатов и быстрая спектроскопия для топ-кандидатов; последующий длительный мониторинг в радио и X-ray; финальная научная отдача достигается через согласованный байесовский joint-analysis GW+EM+ν и заранее отработанные каналы связи и MOUs.