[논문 리뷰] The LOFAR Two-metre Sky Survey - II. First data release

T. W. Shimwell, C. Tasse외 105명|UvA-DARE (University of Amsterdam)|2018. 11. 19.

Radio Astronomy Observations and Technology참고 문헌 96인용 수 175

한 줄 요약

이 논문은 LoTSS의 최초 공개 데이터 릴리스를 제시합니다. 120–168 MHz에서 관측된 424 deg^2, 약 6 arcsec 해상도, 325,694개의 검출 소스와 중간 민감도 71 μJy/beam를 제공합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 북부 하늘에 대해 약 6 arcsec 해상도와 약 100 μJy/beam 민감도를 갖춘 고품질의 광대역 저주파 라디오 서베이를 제공한다.
• LoTSS-DR1를 위한 완전 자동 방향-의존 보정 및 이미징 파이프라인을 제공합니다.
• 위성 위치와 형상(천체 위치, 플럭스, 형태)을 포함한 검출 라디오 소스의 카탈로그와 대중 사용용 모자이크 이미지를 생성합니다.
• HETDEX Spring Field 영역에서 서베이의 이미징 품질, 민감도, 완전도, 천문 위치/광도 신뢰성을 정량화합니다.

제안 방법

• LOFAR HBA를 사용하여 120–168 MHz 대역에서 북반구를 관측하고, 8 hr 체류 시간과 다중 빔 기능을 활용합니다.
• 아이오노섬모닉 및 빔-모델 오차를 보정하기 위해 완전 자동 방향-의존 보정 및 이미징 파이프라인(KillMS와 ddfacet)을 적용합니다.
• 먼저 방향 독립 보정을 수행하고 플럭스 밀도 눈금 스케일을 부트스트랩한 다음, 45개의 패싯에 걸쳐 방향 의존 보정 및 스펙트럴 디콘볼루션(SSD)을 반복적으로 적용합니다.
• 광대역/광시야 데이터 처리에 대응하기 위해 서브스페이스 디컨볼루션(SSD) 및 EB Kalman 필터 기반 Jones 행렬 추정의 2단계 디콘볼루션 접근법을 사용합니다.
• 천문 위치 수정은 Pan-STARRS 교차 매치를 고정점으로 삼아 수행합니다.
• VLSSr 및 WENSS와의 교차 매치를 통해 여섯 개의 10-SB 블록에 걸쳐 플럭스 스케일 보정을 얻고, 이 보정을 전체 데이터 세트에 적용합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LoTSS-DR1의 첫 공개 데이터 릴리스의 품질과 과학적 활용 가능성은 민감도, 해상도, 천문 위치 정확도 측면에서 어느가?
• RQ2 자동 방향 의존 보정 및 이미징 파이프라인이 로우 주파수의 넓은 영역 이미지를 고충실도로 생성하여 강력한 소스 카탈로그를 제공할 수 있는가?
• RQ3 LoTSS-DR1의 소스 밀도 및 완전도는 유사 주파수의 기존 광역 라디오 서베리와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 LoTSS-DR1을 광학/다른 라디오 서베리와 교차 매칭할 때 달성 가능한 천문 위치 및 플럭스 밀도 정확도는 어느 정도인가?
• RQ5 공개 배포를 위한 대형 LOFAR 데이터 세트의 처리, 보관 및 배포에서의 실용적 고려사항과 병목 현상은 무엇인가?

주요 결과

• DR1은 HETDEX Spring Field에서 424 deg^2를 다루며, ≥5σ에서 검출된 소스 325,694개를 제공합니다.
• 중간 민감도는 144 MHz에서 71 μJy/beam이며, 이미지 해상도는 6 arcsec입니다.
• 소스 완전도는 적분 플럭스 밀도 0.45 mJy에서 90%입니다.
• 이미지 천문 위치 정확도는 0.2 arcsec 이내이며, 플럭스 밀도 스케일은 VLSSr 및 WENSS에 대해 부트스트랩됩니다.
• 고해상도 맵에서 일반적인 잡음 범위는 60–160 μJy/beam이고, 저해상도 맵에서는 100–400 μJy/beam입니다.
• 파이프라인은 HETDEX Spring Field의 63개 데이터 세트 중 58개의 이미지를 성공적으로 생성했으며, 매우 밝은 소스나 이오노섬모 조건으로 인한 다섯 건의 실패가 있었습니다.