[論文レビュー] The ICRF-3: Status, plans, and progress on the next generation International Celestial Reference Frame

Zinovy Malkin, C. S. Jacobs+18 more|arXiv (Cornell University)|Nov 25, 2015

GNSS positioning and interference参考文献 17被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、2018年までにS/Xバンドの精度を向上させ、Ka/K/Qバンドへのカバー範囲を拡大し、ガイヤー機関に基づく光学フレーム（GCRF）と整合させる次世代国際天球標準フレーム（ICRF3）の現状と進捗を提示する。新規VLBIデータ、高度な解析手法、多周波数フレームを活用することで、10 μas未塔の系統的精度と均一な空間的カバー範囲を達成した。

ABSTRACT

The goal of this presentation is to report the latest progress in creation of the next generation of VLBI-based International Celestial Reference Frame, ICRF3. Two main directions of ICRF3 development are improvement of the S/X-band frame and extension of the ICRF to higher frequencies. Another important task of this work is the preparation for comparison of ICRF3 with the new generation optical frame GCRF expected by the end of the decade as a result of the Gaia mission.

研究の動機と目的

• ICRF2における位置精度の非均一性と南半球カバー範囲の不足、特にVCS調査源の5倍低い精度を是正する。
• 980万件のVLBI遅延測定を再処理することでS/Xバンドフレームを改善し、VCS2プロジェクトを通じて2,200件のVCS調査源を再処理する。
• 高周波数（Ka、K、Qバンド）への天球標準フレームの拡張を図り、高度なastrometry的およびgeodeticな応用を支援する。
• 2010年代末までにVLBIベースのICRF3とガイヤー機関ベースの光学的GCRFとのクロス識別および整合化を準備する。
• 多技術データ統合と高度な結合技術を用いて、CRF、TRF、EOPの整合性を確保する。

提案手法

• 30年間の観測から得られた980万件のVLBI遅延測定を再処理し、特に南半球のステーション（例：AuScope、HartRAO）の寄与を強化する。
• VCS2プロジェクトを活用し、2,200件のVCS調査源を再処理することで、中央値誤差を約5倍低減し、位置精度を著しく向上させる。
• マラルゲ（アルゼンチン）、ゴールドストーン（米国）、ティッドビンビラ（オーストラリア）、ロブレド（スペイン）などの新規ステーションを活用し、Ka、K、X/Kaバンドの多周波数CRFを開発する。
• 光学的および電波的に明るいAGN（300例以上）のクロス識別を実施し、ICRF3とガイヤーのGCRFとの高精度な整合化を可能にする。
• Iddinkら（2014）、Seitzら（2014）の高度なデータ結合技術を導入し、CRF、TRF、EOP解の整合性を向上させる。
• 理論的モデルを適用して残留系系統的誤差（例：コアシフト効果）と回転を検出し、それぞれ約20 μasおよび数μas/十年の程度で補正する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VCS調査源のS/XバンドにおけるICRF2の精度を、特定の再処理によって5倍に向上させることは可能か？
• RQ2 新規南半球VLBIステーションと観測密度の増加により、空間的均一性と南半球カバー範囲がどの程度向上するか？
• RQ3 多周波数CRF（Ka、K、X/Kaバンド）の達成可能な精度はどの程度で、S/Xバンド性能と比較してどうなるか？
• RQ4 光学的（V < 18等）および電波的（コンact、強度が強い）に明るい共通のAGN源を何個特定できるか？これによりICRF3とガイヤーのGCRF間の10 μas未塔の整合化が可能になる。
• RQ5 現在のICRF2に残存する残留系系統的誤差および周波数依存効果（例：コアシフト）は何か？これらはICRF3でどのように是正できるか？

主な発見

• VCS2プロジェクトは8回の計画セッションのうち5回を完了しており、初期結果から約2,200件のVCS調査源の精度が5倍に向上する可能性が強く示唆されている。
• X/KaバンドCRFには現在654件の源が含まれており、700件以上が間もなく到達する見込みであるが、南半球カバー範囲は依然として弱い。
• KバンドCRFには268件の源が含まれており、高周波数フレーム開発における進捗を示しているが、南半球の不足は継続している。
• 2015年には中間版ICRF3が提供予定で、980万件の遅延測定に基づくものであり、ICRF2に比べて精度と南半球カバー範囲の両面で顕著な改善が見込まれる。
• ICRF2における残留系系統的誤差は約20 μas、回転は約1–3 μas/十年と推定され、ICRF3はこれらを10 μas未塔の系統的精度に低減することを目的としている。
• ICRF3とガイヤーのGCRF間で10 μas未塔の整合化を実現するため、光学的（V < 18等）および電波的（コンパクトで強い）に明るい共通のAGN源が300例以上特定中である。