[论文解读] Deep Extragalactic VLBI-Optical Survey (DEVOS): I. Pilot MERLIN and VLBI observations

L. Mosoni, S. Frey+4 more|ArXiv.org|Aug 26, 2005

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 29被引用 7

一句话总结

本文介绍了深外星系VLBI-光学巡天（DEVOS）的试点阶段，旨在利用MERLIN和VLBI对约10,000个微弱的河外射电源在毫角秒分辨率下进行成像，目标源来自SDSS覆盖区域内的FIRST星表。该研究证明了在约4 mJy/beam的深度下实现深VLBI成像的可行性，从而为具有已知光学红移的高红移AGN中紧凑射电结构的宇宙学与天体物理研究提供了支持。

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.

研究动机与目标

• 开发一种系统化方法，利用VLBI对微弱河外射电源在毫角秒分辨率下进行选源与成像。
• 通过瞄准典型巡天深度100倍更暗的源，克服以往VLBI巡天在流量密度和红移上的限制。
• 通过将高分辨率射电图像与斯隆数字巡天（SDSS）提供的光学红移关联，实现宇宙学研究。
• 估算针对约10^4个源的完整DEVOS巡天所需的观测时间与资源需求。

提出的方法

• 从FIRST星表中选取无谱线选择的源，与MERLIN探测结果交叉匹配，并位于SDSS天区覆盖范围内。
• 对30个源的试点样本开展高分辨率5-GHz VLBI与MERLIN观测。
• 采用相位参考技术以提高动态范围，实现对紧凑结构的成像。
• 应用基于可见度的成像与uv覆盖分析方法，评估宇宙学灵敏度，而无需依赖高动态范围图像。
• 基于当前灵敏度估算未来观测时间需求，并外推至完整巡天约10^4个源的规模。
• 利用即将推出的e-VLBI与e-MERLIN升级，降低观测时间并提高巡天效率。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用现有及升级后的设施，实现对微弱河外射电源（S ~ 4 mJy/beam）的深VLBI成像？
• RQ2 针对约10^4个源在亚毫毫斯的深度下，完整巡天的预期观测时间与资源需求是多少？
• RQ3 如何将VLBI对微弱、高红移AGN的成像与SDSS提供的光学红移结合，以研究宇宙学演化？
• RQ4 DEVOS巡天在改进天球参考框架以及支持未来空间天体测量任务方面可能发挥什么作用？
• RQ5 像DEVOS这样的巡天能否实现对μJy源群体的宽场深VLBI成像？

主要发现

• 试点研究成功利用MERLIN与VLBI对30个河外射电源在5 GHz波段实现了亚毫角秒分辨率成像，达到约4 mJy/beam的峰值亮度灵敏度。
• 该巡天表明，对低于100 mJy的源进行VLBI成像是可行的，使现有巡天的动态范围扩展了两个数量级。
• 若对约10^4个源开展完整DEVOS巡天，当前设备下预计需要MERLIN约600天与VLBI约450天的观测时间。
• 预计到2007年完成的e-MERLIN升级将在5 GHz波段使灵敏度提升35倍，使类似巡天的总观测时间减少至约75天。
• e-VLBI与实时滤波技术可进一步降低VLBI的资源需求，通过在短基线上实现初步源筛选。
• 该巡天为未来针对μJy源群体的宽场深VLBI巡天奠定了基础，或可为SKA时代巡天提供支持。