[論文レビュー] Deep Extragalactic VLBI-Optical Survey (DEVOS): I. Pilot MERLIN and VLBI observations

L. Mosoni, S. Frey+4 more|ArXiv.org|Aug 26, 2005

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 29被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、SDSSの領域内に存在するFIRSTカタログからの源を標的とし、MERLINおよびVLBIを用いて約10,000個の微弱な銀河間電波源をミリアーセンド分解像度で画像化することを目的とするDeep Extragalactic VLBI-Optical Survey (DEVOS)のパイロットフェーズを提示する。本研究は、~4 mJy/beamの深さまで到達するVLBI画像化の実現可能性を示し、既知の光学赤方偏移を持つ高赤方偏移AGNにおけるコンパクト電波構造の宇宙論的・天体物理学的研究を可能にする。

ABSTRACT

We present the results of the pilot observations of the Deep Extragalactic VLBI-Optical Survey (DEVOS). Our ultimate aim is to collect information on compact structures in a large sample of extragalactic radio sources (~10000 objects) up to two orders of magnitude fainter than those studied in typical imaging Very Long Baseline Interferometry (VLBI) surveys up until now. This would lead to an unprecedented data base for various astrophysical, astrometric and cosmological studies. The first global VLBI observations of the DEVOS programme were successfully conducted in May 2002. We selected sources without any spectral criterion from the Very Large Array (VLA) Faint Images of the Radio Sky at Twenty-centimeters (FIRST) catalogue, that are also detected with the Multi-Element Radio Linked Interferometer Network (MERLIN). The DEVOS pilot sample sources are in the area of the sky that is covered by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). We describe the sample selection and present high resolution 5-GHz radio images of the sources. Based on the results of this pilot study, we estimate the outcome of and the resources needed for a full-scale DEVOS project.

研究の動機と目的

• VLBIを用いてミリアーセンド分解像度で微弱な銀河間電波源を系統的に選別および画像化する手法を開発すること。
• 従来のVLBI調査が抱えるフラックス密度および赤方偏移の制限を乗り越え、通常の調査と比較して100倍微弱な源を標的にすること。
• Sloan Digital Sky Survey (SDSS) からの光学赤方偏移データと高解像度電波画像を連携することで、宇宙論的研究を可能にすること。
• ~10^4個の源を対象とした本格的DEVOS調査の観測時間およびリソース要件を推定すること。

提案手法

• FIRSTカタログからスペクトル選別なしに選別した源を、MERLINの検出結果およびSDSSの天の川カバレッジ内にマッチングさせること。
• パイロットサンプルとして30個の源を対象に、高解像度5-GHz VLBIおよびMERLIN観測を実施すること。
• 位相参照技術を用いてダイナミックレンジを向上させ、コンパクト構造の画像化を可能にすること。
• 可視性に基づく画像化およびuvカバレッジ解析を適用し、高ダイナミックレンジ画像を必要とせずに宇宙論的感度を評価すること。
• 現在の感度を基に、~10^4個の源を対象とした本格的調査への観測時間要件を推定し、外挿すること。
• 近い将来のe-VLBIおよびe-MERLINのアップグレードを活用し、観測時間の短縮と調査効率の向上を図ること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存およびアップグレード済み施設を用いて、微弱な銀河間電波源（S ~ 4 mJy/beam）の深さVLBI画像化が達成可能かどうか。
• RQ2 ~10^4個の源を対象とした本格的調査において、sub-mJyレベルの観測時間およびリソース要件はどの程度か。
• RQ3 SDSSからの光学赤方偏移データと組み合わせた、微弱で高赤方偏移AGNのVLBI画像化が、宇宙論的進化の研究にどのように寄与できるか。
• RQ4 DEVOS調査が、アストロメトリック基準フレームの向上および将来の宇宙望遠鏡アストロメトリーミッションを支援するために果たす役割は何か。
• RQ5 DEVOSのような調査によって、μJy源集団の広域・深さVLBI画像化が可能になるか。

主な発見

• パイロット研究では、MERLINおよびVLBIを用いて5 GHzで30個の銀河間電波源をミリアーセンド分未塔の解像度で画像化に成功し、ピーク輝度感度は~4 mJy/beamに達した。
• 100 mJy未満の源のVLBI画像化が可能であることが実証され、既存の調査のダイナミックレンジが2桁分拡張された。
• ~10^4個の源を対象とした本格的DEVOS調査には、現在の機器を用いてMERLINで約600日、VLBIで約450日分の観測時間が要る。
• e-MERLINのアップグレード（2007年までに予定）により、5 GHzでの感度が35倍向上し、同様の調査の総観測時間は~75日まで短縮される見込みである。
• e-VLBIおよびリアルタイムフィルタリング技術を活用することで、短基線での初期源スクリーニングが可能となり、VLBIのリソース要求をさらに削減できる。
• 本調査は、将来のμJy源集団を対象とした広域・深さVLBI調査の基盤を提供し、SKA時代の調査を支援する可能性を有する。