[논문 리뷰] The GMRT 150 MHz All-sky Radio Survey: First Alternative Data Release TGSS ADR1

H. T. Intema, P. Jagannathan외 2명|eSpace (Curtin University)|2016. 03. 14.

Radio Astronomy Observations and Technology참고 문헌 85인용 수 305

한 줄 요약

본 논문은 방향 의존 이온층 보정으로 생성된 고각 해상도의 150 MHz 전천방 라디오 조사 TGSS ADR1의 최초 전체 공개 데이터 릴리스를 제시한다. 이 릴리스는 36,900 deg^2에 걸쳐 약 0.62백만 개의 소스와 ~5 mJy/beam의 잡음, 약 25 arcsec 해상도를 yields한다.

ABSTRACT

We present the first full release of a survey of the 150 MHz radio sky, observed with the Giant Metrewave Radio Telescope between April 2010 and March 2012 as part of the TGSS project. Aimed at producing a reliable compact source survey, our automated data reduction pipeline efficiently processed more than 2000 hours of observations with minimal human interaction. Through application of innovative techniques such as image-based flagging, direction-dependent calibration of ionospheric phase errors, correcting for systematic offsets in antenna pointing, and improving the primary beam model, we created good quality images for over 95 percent of the 5336 pointings. Our data release covers 36,900 square degrees (or 3.6 pi steradians) of the sky between -53 deg and +90 deg DEC, which is 90 percent of the total sky. The majority of pointing images have a background RMS noise below 5 mJy/beam with an approximate resolution of 25" x 25" (or 25" x 25" / cos (DEC - 19 deg) for pointings south of 19 deg DEC). We have produced a catalog of 0.62 Million radio sources derived from an initial, high reliability source extraction at the 7 sigma level. For the bulk of the survey, the measured overall astrometric accuracy is better than 2" in RA and DEC, while the flux density accuracy is estimated at ~10 percent. Within the scope of the TGSS ADR project, the source catalog as well as 5336 mosaic images (5 deg x 5 deg) and an image cutout service, are made publicly available online as a service to the astronomical community. Next to enabling a wide range of different scientific investigations, we anticipate that these survey products provide a solid reference for various new low-frequency radio aperture array telescopes (LOFAR, LWA, MWA, SKA-low), and can play an important role in characterizing the EoR foreground. The TGSS ADR project aims at continuously improving the quality of the survey data products.

연구 동기 및 목표

• 저주파 대역에서 현재 및 향후 시설(LOFAR, LWA, MWA, SKA-low)을 위한 참조로서의 고해상도 전천방 라디오 설문을 동기 부여하고 가능하게 한다.
• 방향 의존 보정으로 이온층 현상을 교정하고 포인팅/빔 시스템 사용 편의성을 보정할 수 있는 강력하고 자동화된 데이터 처리 파이프라인을 개발·시연한다.
• 광범위한 과학 활용 및 파장 간 연구에 적합한 고품질 이미징 제품(모자이크)과 소형 소스 카탈로그를 생성한다

제안 방법

• (1) 방향 의존 이온층 보정을 포함하는 완전 자동 SPAM 파이프라인으로 2010–2012년 GMRT 데이터를 재처리한다.
• (2) 프리프로세싱 단계에서 최상의 기본 보정표 스캔으로 보정치를 전달하고 Sky-Temperature 기반 시스템 온도 보정을 적용한다.
• (3) 광장 이미징과 자기 보정을 통한 방향 독립 보정으로 초기 스카이 모델을 구축하고 위상-전용 및 진폭 보정을 수행한다.
• (4) 밝은 소스에 대한 방향 의존 보정(피닝)으로 이온층 위상 스크린을 도출하고 광장 이미징을 위한 파아이트 기반 이득 테이블을 생성한다.
• (5) 반복적인 플래깅, 리플 감지 및 잔류물 제거, 밴드패스 보정, 최종 위상-전용 자기 보정을 통해 네 번째 자기 보정 이미지를 생성한다.
• (6) NVSS/SUMSS/MGPS-2에 대한 천문측정성 검사 및 플럭스 보정 정교화를 거쳐 5°×5° 타일을 모자이크하여 최종 전천합성 결과를 공개한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 방향 의존 이온층 보정 후 고해상도 저주파 전천방 설문에 대한 위치천문측정과 플럭스 밀도 정확도는 어떠한가?
• RQ2 튼튼하고 자동화된 파이프라인이 150 MHz에서 얼마나 많은 포인팅과 어느 하늘 영역에서 고품질 이미지와 신뢰할 수 있는 소스 카탈로그를 생성할 수 있는가?
• RQ3 TGSS ADR1 카탈로그와 이미지는 어떤 특성(잡음, 해상도, 소스 수)을 가지며, 다른 저주파 설문과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 TGSS ADR1 제품이 현재 및 향후 저주파 어피처 어레이(LOFAR, LWA, MWA, SKA-low) 및 EoR 전방향 연구의 참고 자료로서 기능할 수 있는가?
• RQ5 향후 TGSS 릴리스에서 데이터 품질과 하늘 커버리지를 더욱 향상시키기 위해 어떤 지속적인 개선이 계획되어 있는가?

주요 결과

Frequency	Bandwidth	Number of pointings	Integration per pointing	Total survey time	Sky coverage	RMS noise (median)	Resolution (DEC>−19°)	Resolution (DEC≤−19°)	Number of sources
147.5 MHz	16.7 MHz	5336	15 min	2000 hrs	36,900 deg^2	3.5 mJy beam−1	25″ × 25″	25″ × 25″ / cos(DEC−19°)	623,604

• 전천 36,900 deg^2(3.6π sr) 영역을 −53°에서 +90° declination 사이에서 커버한다.
• 중앙 RMS 잡음은 3.5 mJy/beam이며 각 해상도는 25″ × 25″(또는 남쪽 −19° 이하에서는 25″ × 25″/cos(DEC−19°))이다.
• 카탈로그에는 0.62백만 개의 라디오 소스가 포함되어 있다.
• 대부분의 필드에서 RA 및 DEC의 천문측정 정확도는 일반적으로 2″ 미만이며 플럭스 밀도 정확도는 약 10%이다.
• 이미지 품질 및 소스 카탈로그는 5336 포인팅(grid의 96.7%)에 대해 생성되었고, 5336 포인팅 위치에서 5452장의 이미지와 5336개의 모자이크 5°×5° 이미지가 공개적으로 릴리스되었다.
• 약 3.3%의 포인팅(177개)은 데이터 문제로 이미지가 없는 반면, 최저 DEC 범위의 144 포인팅은 심각한 보정 문제로 제외되었다.
• 현재 및 향후 고해상도 저주파 기준 카탈로그로서의 기능과 EoR 전방향 특성화에 기여한다.