GRBAlpha: the smallest astrophysical space observatory -- Part 1: Detector design, system description and satellite operations

Aims. Since launched on 2021 March 22, the 1U-sized CubeSat GRBAlpha operates and collects scientific data on high-energy transients, making it the smallest astrophysical space observatory to date. GRBAlpha is an in-obit demonstration of a gamma-ray burst (GRB) detector concept suitably small to fit into a standard 1U volume. As it was demonstrated in a companion paper, GRBAlpha adds significant value to the scientific community with accurate characterization of bright GRBs, including the recent outstanding event of GRB 221009A. Methods. The GRB detector is a 75x75x5 mm CsI(Tl) scintillator wrapped in a reflective foil (ESR) read out by an array of SiPM detectors, multi-pixel photon counters by Hamamatsu, driven by two separate, redundant units. To further protect the scintillator block from sunlight and protect the SiPM detectors from particle radiation, we apply a multi-layer structure of Tedlar wrapping, anodized aluminium casing and a lead-alloy shielding on one edge of the assembly. The setup allows observations of gamma radiation within the energy range of 70-890 keV with an energy resolution of ~30%. Results. Here, we summarize the system design of the GRBAlpha mission, including the electronics and software components of the detector, some aspects of the platform as well as the current way of semi-autonomous operations. In addition, details are given about the raw data products and telemetry in order to encourage the community for expansion of the receiver network for our initiatives with GRBAlpha and related experiments.Comment: Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics, 9 pages, 10 figure

The peak-flux of GRB 221009A measured with GRBAlpha

The brightest gamma-ray burst ever observed, long-duration GRB 221009A, was detected by GRBAlpha nano-satellite without saturation. We present light curves of the prompt emission in 13 energy bands, from 80 keV to 950 keV, and perform a spectral analysis to calculate the peak flux and peak isotropic-equivalent luminosity. Since the satellite's attitude information is not available for the time of this GRB, more than 200 incident directions were probed in order to find the median luminosity and its systematic uncertainty. We found that the peak flux in the $80-800$ keV range (observer frame) was $F_{\rm{ph}}^{\rm{p}}=1300_{-200}^{+1200}$ ph cm$^{-2}$s$^{-1}$ or $F_{\rm{erg}}^{\rm{p}}=5.7_{-0.7}^{+3.7}\times10^{-4}$ erg cm$^{-2}$s$^{-1}$ and the fluence in the same energy range of the first GRB episode lasting 300 s, which was observable by GRBAlpha, was $S=2.2_{-0.3}^{+1.4}\times10^{-2}$ erg cm$^{-2}$ or $S^{\rm{bol}}=4.9_{-0.5}^{+0.8}\times10^{-2}$ erg cm$^{-2}$ for the extrapolated range of $0.9-8,690$ keV. We infer the isotropic-equivalent released energy of the first GRB episode to be $E_{\rm{iso}}^{\rm{bol}}=2.8_{-0.5}^{+0.8}\times10^{54}$ erg in the $1-10,000$ keV band (rest frame at $z=0.15$). The peak isotropic-equivalent luminosity in the $92-920$ keV range (rest frame) was $L_{\rm{iso}}^{\rm{p}}=3.7_{-0.5}^{+2.5}\times10^{52}$ erg s$^{-1}$ and the bolometric peak isotropic-equivalent luminosity was $L_{\rm{iso}}^{\rm{p,bol}}=8.4_{-1.5}^{+2.5}\times10^{52}$ erg s$^{-1}$ (4 s scale) in the $1-10,000$ keV range (rest frame). The peak emitted energy is $E_p^\ast=E_p(1+z)=1120\pm470$ keV. Our measurement of $L_{\rm{iso}}^{\rm{p,bol}}$ is consistent with the Yonetoku relation. It is possible that, due to the spectral evolution of this GRB and orientation of GRBAlpha at the peak time, the true values of peak flux, fluence, $L_{\rm{iso}}$, and $E_{\rm{iso}}$ are even higher. [abridged]Comment: 7 pages, 7 figures, 1 table, accepted for publication in Astronomy & Astrophysic

Multiwavelength classification of X-ray selected galaxy cluster candidates using convolutional neural networks

14 pages, 10 tables, 16 figures, accepted for publication in MNRASInternational audienceGalaxy clusters appear as extended sources in XMM-Newton images, but not all extended sources are clusters. So, their proper classification requires visual inspection with optical images, which is a slow process with biases that are almost impossible to model. We tackle this problem with a novel approach, using convolutional neural networks (CNNs), a state-of-the-art image classification tool, for automatic classification of galaxy cluster candidates. We train the networks on combined XMM-Newton X-ray observations with their optical counterparts from the all-sky Digitized Sky Survey. Our data set originates from the X-CLASS survey sample of galaxy cluster candidates, selected by a specially developed pipeline, the XAmin, tailored for extended source detection and characterisation. Our data set contains 1 707 galaxy cluster candidates classified by experts. Additionally, we create an official Zooniverse citizen science project, The Hunt for Galaxy Clusters, to probe whether citizen volunteers could help in a challenging task of galaxy cluster visual confirmation. The project contained 1 600 galaxy cluster candidates in total of which 404 overlap with the expert's sample. The networks were trained on expert and Zooniverse data separately. The CNN test sample contains 85 spectroscopically confirmed clusters and 85 non-clusters that appear in both data sets. Our custom network achieved the best performance in the binary classification of clusters and non-clusters, acquiring accuracy of 90 %, averaged after 10 runs. The results of using CNNs on combined X-ray and optical data for galaxy cluster candidate classification are encouraging and there is a lot of potential for future usage and improvements

GRBAlpha: The smallest astrophysical space observatory

Aims. Since it launched on 22 March 2021, the 1U-sized CubeSat GRBAlpha operates and collects scientific data on high-energy transients, making it the smallest astrophysical space observatory to date. GRBAlpha is an in-orbit demonstration of a gamma-ray burst (GRB) detector concept suitably small to fit into a standard 1U volume. As was demonstrated in a companion paper, GRBAlpha adds significant value to the scientific community with accurate characterization of bright GRBs, including the recent outstanding event of GRB 221009A. Methods. The GRB detector is a 75 × 75 × 5 mm CsI(Tl) scintillator wrapped in a reflective foil (ESR) read out by an array of SiPM detectors, multi-pixel photon counters by Hamamatsu, driven by two separate redundant units. To further protect the scintillator block from sunlight and protect the SiPM detectors from particle radiation, we applied a multi-layer structure of Tedlar wrapping, anodized aluminium casing, and a lead-alloy shielding on one edge of the assembly. The setup allows observations of gamma radiation within the energy range of 70–890 keV with an energy resolution of ~30%. Results. Here, we summarize the system design of the GRBAlpha mission, including the electronics and software components of the detector, some aspects of the platform, and the current semi-autonomous operations. In addition, details are given about the raw data products and telemetry in order to encourage the community to expand the receiver network for our initiatives with GRBAlpha and related experiments

Zbornik Drage Roksandića

U ovom se zborniku objavljuju tekstovi koje su prijatelji, suradnici i nekadašnji studenti profesora Drage Roksandića iz cijeloga svijeta napisali kako bi obilježili njegov sedamdeseti rođendan i odlazak u mirovinu s Odsjeka za povijest Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.Tkogod da je susreo profesora Dragu Roksandića između 1990., kada je na Odsjeku za povijest izabran za docenta, i 2018. godine, kada je otišao u mirovinu, vjerojatno je primijetio njegov značajan utjecaj na studente svih razina, od preddiplomskih do doktorskih. Profesor je snažno inspirirao i utjecao na bliske suradnike svih generacija.Ovdje je riječ o pravom Festschriftu, „pisanoj proslavi“, koja prema dobrim običajima akademske zajednice izlazi u čast jednog njezina uvaženog člana. Prilozi u zborniku obuhvaćaju različite epohalne horizonte – neki detaljno istražuju pojedine segmente određenog perioda, neki se usmjeravaju na lokalne fenomene ili pristupaju istraživačkim problemima mikrohistorijski. Neki tekstovi obuhvaćaju razdoblja u duljem trajanju, obrađuju različite strukture ili nude određene globalnohistorijske odrednice. Mnogi su prilozi multidisciplinarni, interdisciplinarni ili transdisciplinarni, što je odraz činjenice da Drago Roksandić nikada nije smatrao da je povjesničarev zanat isključiv ili zatvoren, već je u svojim predavanjima i radovima uvijek otvarao komunikacijske prostore s drugim disciplinama. U nekim se tekstovima autori posebno bliski profesoru Roksandiću prisjećaju iskustava kolegijalne suradnje. Zajedničko je svim radovima to što su znak predanosti i iskrene počasti profesoru i kolegi koji svojim primjerom pokazuje što znači odanost struci, na koji način istraživati određene teme inovativno, polazeći iz različitih perspektiva, zatim kako postavljati prava problemska pitanja i kako očuvati istraživačku radost, energiju i žar, odnosno zbog čega povijesne kontroverze treba proučavati hrabro i trezveno, a prilaziti im dijaloški. Ovaj je zbornik, dakako, samo jedan mogući prikaz interesa, epoha, problema i pristupa kojima se do sada Drago Roksandić bavio. U svim je radovima moguće pronaći njegove utjecaje, a brojna je istraživanja, čiji su rezultati sada ovdje objavljeni, i on sâm potaknuo, mnogo prije negoli je započeo rad na ovom zborniku.U ovom se zborniku objavljuju tekstovi koje su prijatelji, suradnici i nekadašnji studenti profesora Drage Roksandića iz cijeloga svijeta napisali kako bi obilježili njegov sedamdeseti rođendan i odlazak u mirovinu s Odsjeka za povijest Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.Tkogod da je susreo profesora Dragu Roksandića između 1990., kada je na Odsjeku za povijest izabran za docenta, i 2018. godine, kada je otišao u mirovinu, vjerojatno je primijetio njegov značajan utjecaj na studente svih razina, od preddiplomskih do doktorskih. Profesor je snažno inspirirao i utjecao na bliske suradnike svih generacija.Ovdje je riječ o pravom Festschriftu, „pisanoj proslavi“, koja prema dobrim običajima akademske zajednice izlazi u čast jednog njezina uvaženog člana. Prilozi u zborniku obuhvaćaju različite epohalne horizonte – neki detaljno istražuju pojedine segmente određenog perioda, neki se usmjeravaju na lokalne fenomene ili pristupaju istraživačkim problemima mikrohistorijski. Neki tekstovi obuhvaćaju razdoblja u duljem trajanju, obrađuju različite strukture ili nude određene globalnohistorijske odrednice. Mnogi su prilozi multidisciplinarni, interdisciplinarni ili transdisciplinarni, što je odraz činjenice da Drago Roksandić nikada nije smatrao da je povjesničarev zanat isključiv ili zatvoren, već je u svojim predavanjima i radovima uvijek otvarao komunikacijske prostore s drugim disciplinama. U nekim se tekstovima autori posebno bliski profesoru Roksandiću prisjećaju iskustava kolegijalne suradnje. Zajedničko je svim radovima to što su znak predanosti i iskrene počasti profesoru i kolegi koji svojim primjerom pokazuje što znači odanost struci, na koji način istraživati određene teme inovativno, polazeći iz različitih perspektiva, zatim kako postavljati prava problemska pitanja i kako očuvati istraživačku radost, energiju i žar, odnosno zbog čega povijesne kontroverze treba proučavati hrabro i trezveno, a prilaziti im dijaloški. Ovaj je zbornik, dakako, samo jedan mogući prikaz interesa, epoha, problema i pristupa kojima se do sada Drago Roksandić bavio. U svim je radovima moguće pronaći njegove utjecaje, a brojna je istraživanja, čiji su rezultati sada ovdje objavljeni, i on sâm potaknuo, mnogo prije negoli je započeo rad na ovom zborniku

Zbornik Drage Roksandića

U ovom se zborniku objavljuju tekstovi koje su prijatelji, suradnici i nekadašnji studenti profesora Drage Roksandića iz cijeloga svijeta napisali kako bi obilježili njegov sedamdeseti rođendan i odlazak u mirovinu s Odsjeka za povijest Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.Tkogod da je susreo profesora Dragu Roksandića između 1990., kada je na Odsjeku za povijest izabran za docenta, i 2018. godine, kada je otišao u mirovinu, vjerojatno je primijetio njegov značajan utjecaj na studente svih razina, od preddiplomskih do doktorskih. Profesor je snažno inspirirao i utjecao na bliske suradnike svih generacija.Ovdje je riječ o pravom Festschriftu, „pisanoj proslavi“, koja prema dobrim običajima akademske zajednice izlazi u čast jednog njezina uvaženog člana. Prilozi u zborniku obuhvaćaju različite epohalne horizonte – neki detaljno istražuju pojedine segmente određenog perioda, neki se usmjeravaju na lokalne fenomene ili pristupaju istraživačkim problemima mikrohistorijski. Neki tekstovi obuhvaćaju razdoblja u duljem trajanju, obrađuju različite strukture ili nude određene globalnohistorijske odrednice. Mnogi su prilozi multidisciplinarni, interdisciplinarni ili transdisciplinarni, što je odraz činjenice da Drago Roksandić nikada nije smatrao da je povjesničarev zanat isključiv ili zatvoren, već je u svojim predavanjima i radovima uvijek otvarao komunikacijske prostore s drugim disciplinama. U nekim se tekstovima autori posebno bliski profesoru Roksandiću prisjećaju iskustava kolegijalne suradnje. Zajedničko je svim radovima to što su znak predanosti i iskrene počasti profesoru i kolegi koji svojim primjerom pokazuje što znači odanost struci, na koji način istraživati određene teme inovativno, polazeći iz različitih perspektiva, zatim kako postavljati prava problemska pitanja i kako očuvati istraživačku radost, energiju i žar, odnosno zbog čega povijesne kontroverze treba proučavati hrabro i trezveno, a prilaziti im dijaloški. Ovaj je zbornik, dakako, samo jedan mogući prikaz interesa, epoha, problema i pristupa kojima se do sada Drago Roksandić bavio. U svim je radovima moguće pronaći njegove utjecaje, a brojna je istraživanja, čiji su rezultati sada ovdje objavljeni, i on sâm potaknuo, mnogo prije negoli je započeo rad na ovom zborniku.U ovom se zborniku objavljuju tekstovi koje su prijatelji, suradnici i nekadašnji studenti profesora Drage Roksandića iz cijeloga svijeta napisali kako bi obilježili njegov sedamdeseti rođendan i odlazak u mirovinu s Odsjeka za povijest Filozofskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.Tkogod da je susreo profesora Dragu Roksandića između 1990., kada je na Odsjeku za povijest izabran za docenta, i 2018. godine, kada je otišao u mirovinu, vjerojatno je primijetio njegov značajan utjecaj na studente svih razina, od preddiplomskih do doktorskih. Profesor je snažno inspirirao i utjecao na bliske suradnike svih generacija.Ovdje je riječ o pravom Festschriftu, „pisanoj proslavi“, koja prema dobrim običajima akademske zajednice izlazi u čast jednog njezina uvaženog člana. Prilozi u zborniku obuhvaćaju različite epohalne horizonte – neki detaljno istražuju pojedine segmente određenog perioda, neki se usmjeravaju na lokalne fenomene ili pristupaju istraživačkim problemima mikrohistorijski. Neki tekstovi obuhvaćaju razdoblja u duljem trajanju, obrađuju različite strukture ili nude određene globalnohistorijske odrednice. Mnogi su prilozi multidisciplinarni, interdisciplinarni ili transdisciplinarni, što je odraz činjenice da Drago Roksandić nikada nije smatrao da je povjesničarev zanat isključiv ili zatvoren, već je u svojim predavanjima i radovima uvijek otvarao komunikacijske prostore s drugim disciplinama. U nekim se tekstovima autori posebno bliski profesoru Roksandiću prisjećaju iskustava kolegijalne suradnje. Zajedničko je svim radovima to što su znak predanosti i iskrene počasti profesoru i kolegi koji svojim primjerom pokazuje što znači odanost struci, na koji način istraživati određene teme inovativno, polazeći iz različitih perspektiva, zatim kako postavljati prava problemska pitanja i kako očuvati istraživačku radost, energiju i žar, odnosno zbog čega povijesne kontroverze treba proučavati hrabro i trezveno, a prilaziti im dijaloški. Ovaj je zbornik, dakako, samo jedan mogući prikaz interesa, epoha, problema i pristupa kojima se do sada Drago Roksandić bavio. U svim je radovima moguće pronaći njegove utjecaje, a brojna je istraživanja, čiji su rezultati sada ovdje objavljeni, i on sâm potaknuo, mnogo prije negoli je započeo rad na ovom zborniku