[論文レビュー] On the solution of the polarisation gain terms for VLBI data collected with antennas having Nasmyth or E-W mounts

Richard Dodson|ArXiv.org|Oct 9, 2009

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、ナズミー ストとE-Wマウントを備えた電波望遠鏡が、フィードの回転に起因するマウント依存の微分位相シフト（D-項）を引き起こすことに起因する、VLBIデータにおける偏光ゲイン項を補正する新しいキャリブレーションフレームワークをAIPSに提示する。この手法は、マウント固有の幾何学的特性に適合した修正されたジョーンズ行列形式とD-項解法を用い、LBAおよびGMVAデータを用いて実際に検証され、次世代の地球測地学的および天体物理学的VLBIアレイにおける正確な偏光キャリブレーションを可能にする。

ABSTRACT

I report on the development of new code to support the Nasmyth and E-W antenna mount types in AIPS which will allow polarisation analysis of observations made using these uncommon antenna configurations. These mount types may become more widely spread as they have several advantages, particularly for geodetic observatories. Multi-band observations, with multiple receivers, can only be fitted into telescopes with Nasmyth feeds. These are the requirements for the new generation of geodetic arrays as discussed in IVS2010. Further more the next generation of antennae will also be required to have very high slew rates, and these can be achieved with the E-W mount. The mount type affects the differential phase between the left and the right hand circular polarisations (LHC and RHC) for different points on the sky. The target antennae for the project was the Yebes 40m telescope, but as that was still under construction the data used as a demonstration was from the Pico Veleta antenna as part of the Global Millimeter VLBI Array (GMVA). For the E-W mount type there are suitable data from the Australian LBA array. I demonstrate the effectiveness of the changes made and that the Nasmyth and E-W corrections can be applied.

研究の動機と目的

• 非伝統的なマウント、特にナズミー ストおよびE-W構成を備えたアンテナにおけるVLBI偏光キャリブレーションを正確に可能にする。これらのマウントは次世代の地球測地学的アレイで標準的になってきている。
• これらのマウントがトラッキング中にフィードを回転させることで生じる可変な微分位相シフト（D-項）が偏光測定を歪めるという課題に対処する。
• マウント固有のジョーンズ行列形式と赤経角補正を用いた、D-項を解く体系的な手法を開発し、検証する。
• ホバートおよびピコ・ヴィエレタのアンテナから得られた実際のLBAおよびGMVAデータを用いて、新しいキャリブレーションパイプラインの有効性を示す。
• 標準的なAIPSワークフローに準拠しつつ、偏光に敏感なVLBI観測における高度な望遠鏡構成への対応を拡張する。

提案手法

• ナズミー ストおよびE-Wマウント系の光学路および反射数に適合したジョーンズ行列を用いて、偏光応答を定式化する。
• マウントタイプに応じたD-項解法を導出する。これには、キャスグレイン（タイプ0）、右回りナズミー スト（タイプ4）、左回りナズミー スト（タイプ5）の構成が含まれる。
• マウントの運動学的特性に起因する左・右の円偏光間の時間依存位相差をモデル化することで、フィード回転補正を実装する。
• 赤経角およびエレベーションデータを用いて、観測データのRR/LL位相差に生じる誤った位相差変動を特定・除去する。
• LBA（ホバート、E-Wマウント）およびGMVA（ピコ・ヴィエレタ、ナズミー スト）実験のデータを用いて、補正後の位相差応答が期待される平坦性と一致することを検証する。
• 標準キャリブレーションパイプラインへの最小限の影響で、AIPSに新コードを統合し、後方互換性と拡張性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ナズミー ストおよびE-Wマウント構成は、フィードの回転に起因して、VLBI偏光データにマウント固有のD-項をどのように導入するか？
• RQ2 ナズミー スト光学系における奇数または偶数のミラー反射を伴うアンテナの偏光応答に適した正しいジョーンズ行列形式は何か？
• RQ3 赤経角およびエレベーションデータを用いて、E-Wおよびナズミー ストマウントのD-項補正を正確に導出し、適用できるか？
• RQ4 新しいキャリブレーション手法は、標準キャリブレーションと比較して、偏光フラックスおよび位置角の回復をどのように向上させるか？
• RQ5 完全なナズミー スト系（例：Yebes 40m望遠鏡）におけるD-項解法の正しさを裏付ける証拠は何か？

主な発見

• ホバートのE-WマウントにおけるD-項補正により、時間経過に伴うRR/LL位相差が平坦化され、正確なフィード角度補正が行われ、E-Wマウントコードの妥当性が確認された。
• ピコ・ヴィエレタのGMVAデータにおいて、左回りナズミー スト補正（タイプ5）は平坦な位相差応答を示したが、誤った補正（キャスグレインまたは右回りナズミー スト）では傾きが増加した。これにより、手法の正確性が裏付けられた。
• 補正後のデータは全アンテナで平坦な位相差応答を示し、カリブレータ（J0637-752）は補正後、ほぼゼロの位相差を示した。これはフィード回転効果が成功裏に除去されたことを示している。
• LBA実験V182Aの偏光位置角および偏光率は、ATCAデータと非常に良好に一致しており、特に-35〜-36 km/sの速度範囲で混在成分が解消された点で、VLBIがATCAを上回る偏光フラックス回復性能を示した。
• アンプキャリブレーションが欠落しているにもかかわらず、ピコ・ヴィエレタでのデモンストレーションにより、左回りナズミー スト補正のみが平坦な位相差応答をもたらした。これはナズミー ストのフィード角度モデルの正しさが確認されたことを示している。
• 複数のマウントタイプのD-項解法を含む完全なキャリブレーションパイプラインは、成功裏にデモンストレーションされ、AIPSに統合された。これにより、次世代の地球測地学的および天体物理学的VLBIアレイにおける将来的な偏光キャリブレーションが可能になった。