科学概述
时域天文学(TDA)和引力波天文学(GW)是天体物理学研究的前沿。从无线电到x射线(SKA, LSST, ZTF, eROSITA, EUCLID)的电磁频谱的新的和强大的调查正在由全球社区计划和执行。紫外线带因其缺失而引人注目。
ULTRASAT将进行第一次宽视场紫外时域测量。它将探索一个新的能量参数空间(近紫外)，时间尺度(6个月凝视，连续5分钟)，发现率比以往任何时候都大300倍。它将为热物体提供连续的NUV光曲线，可与当代更长的波长(例如LSST)的地面和天基时域测量相媲美。除了下面列出的关键项目目标外，它还将提供数百个各种类型超新星的连续NUV光曲线，数百个超大质量黑洞对恒星的潮汐破坏，数千个活动星系核，以及>105耀斑和变星。将向全球社区提供快速瞬态警报。
主要目标1
约束物理GW来源
据预测，涉及中子星合并的喷射物在其早期阶段就会发出紫外线，就像GW170817事件中观测到的那样。ULTRASAT将能够在几分钟内旋转到50%的天空，其广阔的视野充分覆盖了预计在2020年代GW探测器的误差椭圆。它将提供连续的UV光曲线和早期警报，使地面后续光谱学和监测预计以后会出现的光学和红外发射成为可能。
主要目标2
收集数百颗核塌缩超新星的早期紫外线光曲线
收集数百颗核塌缩超新星的早期紫外线光曲线，以测量它们的巨大祖先的半径和表面组成，以及确定爆炸参数。将爆炸前的恒星与它们不同的爆炸输出连接起来，将绘制出大质量恒星如何通过质量损失和爆炸影响它们的环境，并将指定爆炸模型的初始条件。质量损失示踪剂将进一步限制爆炸前的演化，允许全面调查大质量恒星的最终演化和爆炸死亡。
ULTRASAT还将提供连续6个月的NUV光曲线，每300秒采样一次，从黄道南北两极附近的数百万个恒定、可变和瞬变光源到22.3 AB星等(5σ， 3x300s)。这些将促进任务科学团队探索的广泛的额外科学，并提供丰富的遗留数据集，将供整个社区使用。最后，ULTRASAT还将提供23 AB星等的全天NUV图像，比GALEX全天巡天深7倍。
ULTRASAT传回的丰富数据将推动对静态、可变和瞬态ULTRASAT源进行强有力的地面跟踪。
| 源类型 | #每3年任务发生的事件 | 科学的影响 |
|---|---|---|
超新星 |
||
| 休克爆发和 堆芯坍塌早期(冲击冷却)SNe发射 |
> 40 > 500 |
了解大质量恒星的爆炸死亡 |
| Superluminous新力 | > 250 | 早期演化，激波冷却发射 |
| la SNe型 | > 40 | 区分SD和DD祖细胞 |
紧凑对象瞬态 |
||
| 引力波事件发射:NS-NS和NS-BH | ~ 25 | 限制引力波源的物理学 |
| 灾难性的变量 | > 25 | 吸积与爆发物理学 |
| 黑洞对恒星的潮汐破坏 | > 250 | 吸积物理学，黑洞人口学 |
类星体和活动星系核 |
||
| 连续UV光曲线 | > 7500 | 吸积物理，BLR混响映射 |
星星 |
||
| M星耀斑 | > 4 x105 | 行星宜居性，磁层 |
| RR天琴座的 | > 1000 | 脉动物理 |
| 非径向热脉冲星，如α Cyg、δ Scuti、SX Phe、β Cep等 | > 250 | 已经形成 |
| 黯然失色的二进制文件 | > 400 | 色球和日食映射 |
星系和星系团 |
||
| 全天空巡天-星系 | > 108 | 星系演化，恒星形成率 |
表1
时域调查
时域巡天是一门新兴的天体物理学科，具有非凡的发现潜力。这有三个原因。首先，静态天空在大多数电磁波段已经被很好地成像。其次，新技术可以有效监测大片天空。最后，一些最令人兴奋的前沿，特别是那些与宇宙大灾难有关的前沿，需要大范围的天气调查。因此，跨越电磁波谱(SKA, LSST, ZTF, eROSITA)的大型强大测量成为全球社会关注的焦点也就不足为奇了。然而，一个关键的部分，UV，在这个天气套件中是缺失的。
紫外波段在探测热源物理方面具有独特的能力(表1)。许多有趣和奇异的天体物理源主要在紫外线中发光，爆炸瞬变最初是热的，因此紫外线可以提供最早的通知。因此，即使是一个普通的紫外时域探测器也有巨大的发现潜力，并可以确保解决许多主要问题所需的观测。正是这种及时性和伟大科学的结合激发了ULTRASAT的使命。
单位时间内巡天发现的星系外天体数量与“到达范围”R=ΔΩS成正比米-3/2，其中ΔΩ为视场(FoV)， S .米是最小可探测通量。ULTRASAT具有与GALEX任务相似的灵敏度和更大的瞬时视场。ULTRASAT监测的天体体积是GALEX的300多倍(见图1)。从历史上看，这种能力的巨大飞跃导致了惊人的发现，这是ULTRASAT的主要动力。：正在进行和未来天气测量的测量范围作为波长的函数的比较。范围是测量所涵盖的单位时间内的欧几里得体积。因此，覆盖面越大，发现率就越高。通过将ULTRASAT的中频范围设置为统一来标准化范围。曲线用于温度为15,000 K的黑体源。
图1。左:正在进行和未来天气测量的测量把握作为波长的函数的比较。把握是测量所涵盖的单位时间的欧几里得体积。因此，掌握得越多，发现率就越高。通过将ULTRASAT的中波段抓取设置为统一，将抓取归一化。曲线是温度为15,000 K的黑体源。正确的:一次ULTRASAT曝光将探测到比地面天气调查微弱得多的热源，除了LSST(只有非常稀疏的节奏)。该曲线显示了在指定温度下黑体的NUV AB星等，在ULTRASAT 900s 5σ极限22.3 AB星等下归一化。