[論文レビュー] PSRPI: A large VLBA pulsar astrometry program

Adam T. Deller, W. Brisken+8 more|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2011

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

PSRπは、ビーム内補正源を用いて50 μas未塔の精度でパルサー距離を測定する大規模VLBA測地学計画である。新規DiFXソフトウェア機能を活用することで、80時間未塔の観測時間で7,000個以上の潜在的補正源を同定し、60個のパルサーに対して高精度な相対測地学を実現。これにより、銀河系電子密度モデルやパルサー集団の性質に関するモデルが著しく改善された。

ABSTRACT

Obtaining pulsar parallaxes via relative astrometry (also known as differential astrometry) yields distances and transverse velocities that can be used to probe properties of the pulsar population and the interstellar medium. Large programs are essential to obtain the sample sizes necessary for these population studies, but they must be efficiently conducted to avoid requiring an infeasible amount of observing time. This paper describes the PSRPI astrometric program, including the use of new features in the DiFX software correlator to efficiently locate calibrator sources, selection and observing strategies for a sample of 60 pulsars, initial results, and likely science outcomes. Potential applications of high-precision relative astrometry to measure source structure evolution in defining sources of the International Celestial Referent Frame are also discussed.

研究の動機と目的

• 分散測定（DM）モデルから得られるパルサー距離推定値の不確実性に対処する。このモデルには最大4.5倍の系統的バイアスや誤差が含まれる可能性がある。
• 既存のDMベースの距離モデル（例：NE2001）の限界を克服するため、VLBI測地学による独立的で高精度なパララックス測定を実施する。
• パルサーの明るさ関数や速度関数に関するバイアスのない研究を可能にするために、正確な距離が得られるパルサーのサンプルを拡大する。
• 60個のパルサーからの正確な電子密度測定を組み込むことで、NE2001銀河系電子密度モデルを改善する。
• 国際天球基準フレーム（ICRF）源におけるマイクロアーカススケールの構造的変化をモニタリングするため、複数源測地学データセットの新規応用を検討する。

提案手法

• ビーム内補正源を用いて、60個のパルサーに対して相対測地学を実施し、電離圏および大気の誤差を最小限に抑える。
• DiFXソフトウェア相関器の新機能を活用し、VLBAビーム内に存在するコンactで明るい補正源を迅速に同定することで、補正源探索に要する時間を短縮する。
• 複数エポックの観測戦略を採用し、位相参照技術を用いて、50 μas未塔の精度でパララックスおよび固有運動を測定する。
• 点解法ではなく、複数アンテナにわたる補正平面解法を採用することで、位相安定性を向上させ、補正誤差を低減する。
• 信号の明るさを最大化し、ターゲットと補正源との間の電離圏遅延差を最小限に抑えるために、約1.6 GHzの周波数でパルサーを選定する。
• ICRF補正源の共存監視を開始し、複数源測地学データセットを用いて、マイクロアーカススケールの構造的変化を研究する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ビーム内補正源を用いた大規模VLBA測地学計画は、60個のパルサーに対して50 μas未塔の精度でパララックス測定を達成できるか？
• RQ2 新規DiFXソフトウェア機能は、高精度パルサー測地学に適したビーム内補正源の同定をどの程度迅速化できるか？
• RQ3 PSRπによる正確なパルサー距離は、NE2001銀河系電子密度モデルをどの程度改善し、DMベースの距離推定値における系統的バイアスを低減できるか？
• RQ4 複数源測地学データセットを用いることで、マイクロアーカススケールでの構造的変化と測地学的誤差を区別できるか？
• RQ5 高精度パルサー測地学は、パルサーの明るさ関数および速度関数モデルの精緻化にどのような影響を及えるか？

主な発見

• PSRπ計画は、DiFXソフトウェアの強化のおかげで、80時間未塔の観測時間で7,000個以上の潜在的ビーム内補正源を同定した。
• パララックス測定精度が50 μas未塔のパルサー数が6倍に増加し、信頼性の高い距離が得られるパルサー約70個の強固なサンプルが構築された。
• 本データセットにより、60個のパルサーからの正確な電子密度測定を組み込むことで、NE2001銀河系電子密度モデルの大幅な改善が見込まれる。
• 計画では、高動作速度パルサーの同定、超新星残骸との関連性の解明、個々のパルサーの高エネルギー放射の精緻化が期待される。
• PSRπの複数源測地学データセットは、将来の超高精度測地学に不可欠なICRF補正源におけるマイクロアーカススケールの構造的変化をモニタリングする道筋を提供する。
• 本計画は、次世代機器（例：平方キロメートルアレイ（SKA））に応用可能な補正技術の基盤を提供する。