Для телескопа WST создали калькулятор экспозиции: симуляция от источника до детектора

Международная команда исследователей разработала калькулятор экспозиции (ETC) для концепции Wide-field Spectroscopic Telescope (WST) — будущей крупной обсерватории для спектроскопических обзоров. Препринт с описанием инструмента опубликован на arXiv.

Телескоп WST находится на стадии концептуальной проработки. Он рассчитан на три режима наблюдений: интегрально-полевой спектрограф (IFS) с покрытием 370–930 нм и разрешением около 4800, многообъектный спектрограф высокого разрешения (MOS-HR) с четырьмя полосами и разрешением около 40000, а также многообъектный спектрограф низкого разрешения (MOS-LR) с четырьмя каналами и разрешением примерно 3800–4900.

Калькулятор экспозиции полностью симулирует путь фотонов от астрономического источника до детектора. Он учитывает зависимую от длины волны пропускную способность системы — от телескопа и оптики до квантовой эффективности детекторов, — а также фоновое свечение неба, рассчитанное с помощью сервиса ESO SkyCalc. Отдельно проработаны шумовые компоненты: фотонный шум, фон неба, шум считывания и тёмновой ток.

Программное ядро реализовано в виде библиотеки pyetc_wst на Python, построенной на базе фреймворка MPDAF. Она поддерживает несколько типов спектрального распределения энергии источников: звёздные шаблоны, чёрное тело, степенной закон, эмиссионные линии, а также загруженные пользователем спектры с произвольным красным смещением. Пространственная морфология включает точечные источники и протяжённые структуры с профилем Серсика.

Инструмент предлагает четыре режима работы для гибкой оптимизации времени экспозиции. На выходе пользователь получает зависимость отношения сигнал/шум от длины волны, число фотонов от источника и неба, разложение шума по компонентам и смоделированные извлечённые спектры.

Для удобства работы предусмотрены интерактивный веб-интерфейс, REST API и командная строка. Это позволяет использовать калькулятор как в ручном режиме, так и в пакетных сценариях при планировании крупных обзоров. Разработка делает оценку наблюдательных программ для WST более точной и доступной ещё до постройки телескопа.