"Pi of the Sky" 探测器的点扩散函数建模

"Pi of the Sky" 装置的最终目标是观测天文起源的光学闪变以及其他短时标变光天体。我们主要搜寻伽马射线暴的光学辐射，同时也搜寻变星、新星等。这一任务需要对亮度进行精确测量，但由于 "Pi of the Sky" 单台相机的视场约为 20°×20°，这导致点扩散函数（PSF）产生显著畸变，降低了标准算法的测量质量。改进需要对 PSF 进行仔细研究与建模，这也是本文的主要研究内容。我们建立了专门的实验室装置以获取孤立、高质量的光学轮廓，并将其作为数学模型的输入。本文展示了两种不同的模型：衍射模型（模拟光通过透镜的传播）和有效模型（在像平面中对 PSF 形状进行建模）。基于选定泽尼克多项式对 PSF 进行参数化的有效模型能够很好地描述数据，并被用于光度测量和天体测量分析。在光度测量方面，与标准算法相比未观察到改进；然而对于亮星，天体测量精度提高了 2 倍以上。此外，该模型被用于重新计算 GRB080319B 光学前兆的极限，得到了比之前计算高 0.75 星等的极限值。该 PSF 模型还被用于开发专用工具，以生成与 "Pi of the Sky" 观测相对应的蒙特卡洛图像样本。该模拟器能够详细复现相机所拍摄的图像。对真实数据和模拟数据的光度测量结果非常相似，证明了该模拟器是 "Pi of the Sky" 未来硬件和软件开发的有力工具。