[논문 리뷰] Deep Extragalactic VLBI-Optical Survey (DEVOS): I. Pilot MERLIN and VLBI observations

L. Mosoni, S. Frey외 4명|ArXiv.org|2005. 08. 26.

Radio Astronomy Observations and Technology참고 문헌 29인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 SDSS 영역 내 FIRST 목록에 포함된 약 10,000개의 희미한 외성간 은하계 라디오 소스를 밀리초각 해상도로 이미징하기 위해 MERLIN 및 VLBI를 사용하는 Deep Extragalactic VLBI-Optical Survey (DEVOS)의 시범 단계를 제시한다. 이 연구는 약 4 mJy/beam까지의 깊은 VLBI 이미징 가능성을 입증하며, 알려진 옵티컬 적색편이를 가진 고적색편이 은하핵 활동은하(AGN)의 밀도가 높은 라디오 구조물의 천체물리학적 및 천체론적 연구를 가능하게 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• VLBI를 이용하여 밀리초각 해상도에서 희미한 외성간 라디오 소스를 체계적으로 선별하고 이미징하는 방법을 개발하기 위해.
• 기존 VLBI 설문조사의 통신 밀도 및 적색편이 제한을 극복하기 위해 일반 설문조사보다 100배 더 희미한 소스를 대상으로 하기 위해.
• Sloan Digital Sky Survey (SDSS)의 옵티컬 적색편이 데이터와 고해상도 라디오 이미지를 연계하여 천체론적 연구를 가능하게 하기 위해.
• 약 10^4개의 소스를 대상으로 한 전체 DEVOS 설문조사에 필요한 관측 시간 및 자원 요구량을 추정하기 위해.

제안 방법

• FIRST 목록에서 스펙트럼 선택 조건 없이, MERLIN 검출 결과와 일치하며 SDSS 천구 영역에 포함된 소스를 선별한다.
• 30개의 시범 소스에 대해 고해상도 5-GHz VLBI 및 MERLIN 관측을 수행한다.
• 위상 기반 기법을 사용하여 다이내믹 레인지 향상 및 밀집된 구조의 이미징 가능성을 높인다.
• 가시성 기반 이미징 및 uv-커버리지 분석을 적용하여 고해상도 이미지가 필요 없이도 천체론적 민감도를 평가한다.
• 현재 민감도를 기반으로 하여 약 10^4개의 소스를 대상으로 한 전체 설문조사로의 외삽을 통해 향후 관측 시간 요구량을 추정한다.
• 향후 e-VLBI 및 e-MERLIN 업그레이드를 활용하여 관측 시간을 단축하고 설문조사 효율을 높인다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 및 업그레이드된 시설을 이용하여 희미한 외성간 라디오 소스(S ~ 4 mJy/beam)에 대한 깊은 VLBI 이미징이 가능할 수 있는가?
• RQ2 약 10^4개의 소스에 대한 전체 설문조사에서 마이크로줄티(μJy) 수준에서 기대되는 관측 시간 및 자원 요구량은 얼마인가?
• RQ3 SDSS에서 확보한 옵티컬 적색편이 데이터와 결합된 VLBI 이미징을 통해 고적색편이 AGN의 천체론적 진화를 어떻게 연구할 수 있는가?
• RQ4 DEVOS 설문조사가 천체측위 기준 프레임을 향상시키고 향후 우주 기반 천체측위 임무를 지원하는 데 어떤 역할을 할 수 있는가?
• RQ5 DEVOS와 같은 설문조사가 마이크로줄티 소스 집단에 대한 광역, 깊은 VLBI 이미징을 가능하게 할 수 있는가?

주요 결과

• 시범 연구는 MERLIN 및 VLBI를 사용하여 5 GHz에서 30개의 외성간 라디오 소스를 밀리초각 이하 해상도로 성공적으로 이미징하였으며, 피크 빛 밀도 민감도는 약 4 mJy/beam에 도달하였다.
• 이 설문조사에서는 100 mJy 이하의 소스에 대한 VLBI 이미징이 가능함을 입증하였으며, 기존 설문조사의 다이내믹 레인지 범위를 두 개의 지수 단위로 확장하였다.
• 약 10^4개의 소스를 대상으로 한 전체 DEVOS 설문조사에는 현재 장비로 약 600일의 MERLIN 및 450일의 VLBI 관측 시간이 필요할 것으로 추정된다.
• e-MERLIN 업그레이드(2007년 이전 예정)는 5 GHz에서 민감도를 35배 향상시킬 것으로 예상되며, 이로 인해 유사한 설문조사에 필요한 총 관측 시간은 약 75일로 감소할 것으로 예상된다.
• e-VLBI 및 실시간 필터링 기법을 통해 단거리 기준선에서의 초기 소스 선별이 가능해져 VLBI 자원 요구량을 추가로 감소시킬 수 있다.
• 이 설문조사는 향후 마이크로줄티 소스 집단에 대한 광역, 깊은 VLBI 설문조사의 기초를 마련하였으며, SKA 시대 설문조사에 대한 잠재적 지원 기반을 제공한다.