利用WINTER望远镜的红外千新星搜寻 I. 双中子星并合

宽视场红外暂现源探测器（WINTER）是一台新的1 $\text{deg}^2$ 视宁度受限时域巡天仪器，专为对来自双中子星（BNS）和中子星-黑洞并合的千新星进行近红外后随观测而设计。WINTER将在帕洛玛天文台一台专用1米望远镜上于近红外Y、J和短H波段（0.9-1.7微米，至 $\text{J}_{AB}=21$ 星等）进行观测。迄今为止，大多数及时的千新星后随观测在光学波段；然而，近红外辐射比光学辐射衰减更慢，且对几何与视角的依赖更小。我们呈现了在LIGO、Virgo和KAGRA干涉仪第四次观测运行（O4）期间一次后随观测活动的端到端模拟，包括模拟625个BNS并合、其在引力波中的探测、低延迟与完整参数估计天图，以及来自两个不同模型网格的千新星光变曲线套件。在合理的BNS并合率下，我们预言WINTER在O4期间将独立发现多达五个新千新星。利用更大的千新星参数网格，我们发现千新星辐射在近红外中的寿命约为光学的2倍，且红色千新星在近红外中的探测距离约为光学的1.5倍。对于小于150（450） $\rm{deg}^{2}$ 的90%定位区域，WINTER将对350（200）Mpc外超过10%的千新星模型网格敏感。我们开发了一个通用工具包，用以借助任何电磁望远镜创建最优BNS后随策略，并基于此框架给出WINTER的观测策略。该工具包、所有模拟引力波事件及天图均已公开供学界使用。