Fotometría óptica desde el espacio: la cámara OMC a bordo de INTEGRAL

Abstract

El trabajo que presentamos en esta tesis tiene como finalidad la operación, calibración y análisis de datos ópticos del instrumento OMC (Optical Monitoring Camera) a bordo del satélite INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). La cámara OMC ofrece, por primera vez, la oportunidad de realizar observaciones fotométricas de larga duración en el rango óptico, simultáneamente con las de rayos X y rayos gamma.

En la primera parte de la tesis describimos el proyecto INTEGRAL/OMC y sus operaciones científicas, detallando el proceso que hemos seguido para la construcción del catálogo de entrada de la OMC. Definimos la estrategia y requisitos que debe satisfacer el software de apuntado encargado de generar los telecomandos que controlan el funcionamiento de la cámara. La combinación del catálogo y el software de apuntado, junto con el buen funcionamiento del algoritmo de centrado de a bordo, han permitido la determinación del apuntado de la OMC, a bordo y en tiempo real, con una precisión mejor que 1 píxel desde el inicio mismo de las operaciones.

La segunda parte se centra en el procedimiento que hemos elaborado para el análisis de los datos. Describimos el flujo de datos desde que llegan a tierra, pasando por los distintos sistemas de procesamiento, hasta que, finalmente, se convierten en datos científicos listos para ser utilizados por la comunidad astrofísica. Detallamos todos los aspectos relacionados con la calibración del instrumento. Explicamos los distintos algoritmos desarrollados para el análisis científico de los datos OMC, haciendo especial énfasis en las soluciones adoptadas para mejorar los resultados fotométricos y astrométricos del instrumento.

En la última parte presentamos los archivos y catálogos resultantes de las observaciones realizadas con la cámara OMC. Describimos los archivos de datos procesados en tiempo real y de datos consolidados, así como el portal Web de acceso a los datos OMC. Avanzamos lo que será el catálogo final de la OMC, que contendrá todas las fuentes observadas y detectadas por este instrumento, una vez finalizada la misión INTEGRAL. Presentamos también dos de los subcatálogos preliminares obtenidos tras analizar determinados grupos de fuentes: "Contrapartidas ópticas de fuentes de altas energías del 4º Catálogo IBIS/ISGRI" y "Primer catálogo de fuentes variables observadas con la OMC".

The work presented in this thesis describes the system that allows the operation, calibration and data analysis of the OMC instrument (Optical Monitoring Camera) on board the ESA's INTEGRAL spacecraft (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). The OMC camera offers, for the first time, the opportunity to perform long photometric observations in the optical range simultaneously to those in the X-ray and gamma-ray bands.

In the first part of the thesis we describe the INTEGRAL/OMC project and its scientific operations, giving some details about the building process of the OMC Input Catalogue. We define the strategy and requirements of the OMC Pointing Software which generates the telecommands to control the camera operations. The combination of both the Input Catalogue and the Pointing Software, as well as the excellent behaviour of the on-board centring algorithm, allow us the on-board determination in real time of the OMC pointing direction with an accuracy better than 1 pixel from the beginning of the mission operations.

The second part is focused on the development involved in the data analysis procedures. We describe the data flow starting when the telemetry data are received at Earth, followed by the different data processing stages present in the systems, until they are finally converted into scientific data which can be used by the astrophysics community. We explain all aspects related to the instrument calibration and the algorithms developed for the OMC scientific analysis, making special emphasis in the adopted solutions that allowed us to improve the photometric and astrometric results.

In the last part we present the archives and catalogues compiled with the OMC data obtained during INTEGRAL observations. We describe the consolidated and near real time data archives as well as the OMC Archive Web Portal. We summarize the contents of the final OMC Catalogue which will be published at the end of the INTEGRAL mission including all sources observed and detected by OMC. In addition we present two preliminary sub-catalogues obtained by analysing some specific objects groups: "OMC optical monitoring of sources in the 4th IBIS/ISGRI catalogue" and "The first INTEGRAL/OMC Catalogue of optically variable sources".