[論文レビュー] The LOFAR Two-metre Sky Survey - II. First data release

T. W. Shimwell, C. Tasse+105 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|Nov 19, 2018

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 96被引用数 175

ひとこと要約

本論文は LoTSS の初公開データリリースを提示し、120–168 MHz で約6 arcsecの分解能、観測面積424 deg^2、検出ソース325,694、中央値感度71 μJy/beam となる。

ABSTRACT

The LOFAR Two-metre Sky Survey (LoTSS) is an ongoing sensitive, high-resolution 120-168MHz survey of the entire northern sky for which observations are now 20% complete. We present our first full-quality public data release. For this data release 424 square degrees, or 2% of the eventual coverage, in the region of the HETDEX Spring Field (right ascension 10h45m00s to 15h30m00s and declination 45$^\circ$00$'$00$''$ to 57$^\circ$00$'$00$''$) were mapped using a fully automated direction-dependent calibration and imaging pipeline that we developed. A total of 325,694 sources are detected with a signal of at least five times the noise, and the source density is a factor of $\sim 10$ higher than the most sensitive existing very wide-area radio-continuum surveys. The median sensitivity is S$_{ m 144 MHz} = 71\,μ$Jy beam$^{-1}$ and the point-source completeness is 90% at an integrated flux density of 0.45mJy. The resolution of the images is 6$''$ and the positional accuracy is within 0.2$''$. This data release consists of a catalogue containing location, flux, and shape estimates together with 58 mosaic images that cover the catalogued area. In this paper we provide an overview of the data release with a focus on the processing of the LOFAR data and the characteristics of the resulting images. In two accompanying papers we provide the radio source associations and deblending and, where possible, the optical identifications of the radio sources together with the photometric redshifts and properties of the host galaxies. These data release papers are published together with a further $\sim$20 articles that highlight the scientific potential of LoTSS.

研究の動機と目的

• 北半球の高品質で広域の低周波数電波観測を約6 arcsec分解能、約100 μJy/beamの感度で提供する。
• LoTSS-DR1 の完全自動化方向依存較正・成像パイプラインを実現する。
• 検出された電波源の位置・フラックス・形状を含むカタログと、公開用のモザイク画像を作成する。
• HETDEX Spring Field領域における観測画像の品質、感度、完全性、および位置・光度の信頼性を定量化する。

提案手法

• LOFAR HBAを用いて北半球を120–168 MHz帯で観測し、8時間の滞在時間とマルチビーム機能を活用する。
• ionosphericおよびビームモデル誤差を補正するために、完全自動化された方向依存型較正・成像パイプライン（KillMSとddfacet）を適用する。
• 最初に方向非依存の較正を行い、フラックス密度スケールをブートストラップし、その後、45ファセットにわたり方向依存型較正とスペクトルデコンボリューションを反復適用する。
• 広域・広帯域データを扱うため、SSDによるサブスペースデコンボリューションとEBカルマンフィルタベースのJones行列推定による2段階デコンボリューションを用いる。
• モザイク画像とソースカタログを作成し、Pan-STARRSとのクロスマッチに基づく天体位置補正を行う。
• VLSSrとWENSSとのサブセットソースをクロスマッチして6つの10-SBブロックでフラックススケール補正を導出し、全データセットに適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LoTSS-DR1の最初の公開データリリースの感度、分解能、位置精度の観点での品質と科学的有用性はどの程度か。
• RQ2 自動化された方向依存型較正・成像パイプラインは、堅牢なソースカタログ作成に適した高忠実度の広域低周波数電波画像を提供できるか。
• RQ3 LoTSS-DR1のソース密度と完全性は、同様の周波数での既存の広域電波観測と比較してどうか。
• RQ4 LoTSS-DR1を光学・他の電波観測とクロスマッチした際の天体位置精度とフラックス密度精度はどの程度達成可能か。
• RQ5 大規模な LOFAR データセットを公開リリースする際の処理・アーカイブ・配布における実用的な考慮事項とボトルネックは何か。

主な発見

• DR1はHETDEX Spring Fieldをカバーし、424 deg^2、≥5σで検出されたソースは325,694個。
• 144 MHzでの中央値感度は71 μJy/beam、画像解像度は6 arcsec。
• 統合フラックス密度0.45 mJyでのソースの完全性は90%。
• 画像の天体位置精度は0.2 arcsec以内、フラックス密度スケールはVLSSrとWENSSに対してブーツストラップされている。
• 高解像度マップではノイズの典型的な範囲は60–160 μJy/beam、低解像度マップでは100–400 μJy/beam。
• パイプラインはHETDEX Spring Fieldの63データセット中58枚の画像を作成成功させ、 ionospheric条件や非常に明るいソースによる5件の失敗があった。