[论文解读] Progress on VLBI Ecliptic Plane Survey

Fengchun Shu, Leonid Petrov+6 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2016

GNSS positioning and interference被引用 3

一句话总结

VLBI黄道面巡天（VEPS）旨在识别并精确测定黄道面附近7.5°以内的紧凑射电源，作为深空探测任务的相位参考校准源。通过观测2216个明亮源（5 GHz时S > 100 mJy）和4802个较暗源（50–100 mJy），该计划在三个或更多观测会话中检测到435个源，并利用高灵敏度VLBA观测将71个校准源的位置精度提升至1.8 nrad以下，显著增强了深空任务的校准网络。

ABSTRACT

We launched the VLBI Ecliptic Plane Survey program in 2015. The goal of this program is to find all compact sources within 7.5 degrees of the ecliptic plane which are suitable as phase calibrators for anticipated phase referencing observations of spacecrafts. We planned to observe a complete sample of the sources brighter than 50 mJy at 5 GHz listed in the PMN and GB6 catalogues that have not yet been observed with VLBI. By April 2016, eight 24-hour sessions have been performed and processed. Among 2227 observed sources, 435 sources were detected in three or more observations. We have also run three 8-hour segments with VLBA for improving positions of 71 ecliptic sources.

研究动机与目标

• 在黄道面附近7.5°范围内发现新的紧凑射电源，作为深空探测任务的相位校准源。
• 改善位置不确定性超过1.5 nrad的现有校准源的天体测量精度。
• 对PMN和GB6星表中此前未通过VLBI探测到的、5 GHz时亮度高于50 mJy的源进行观测。
• 利用亚洲和大洋洲的射电望远镜建立高灵敏度VLBI网络，以支持未来校准源的精化。
• 将用于航天器相位参考观测的校准源位置不确定性降低至1.5 nrad以下。

提出的方法

• 2015年2月至2016年3月期间，使用中国境内核心站（Seshan25、昆明、乌鲁木齐）和国际站（Kashima34、Sejong、Hobart26）进行了8次多日24小时VLBI观测。
• 采用X波段（800 MHz带宽，16个中频通道，2048 Mbps数据率），使用2位采样，根据各站能力进行调整（例如，Sejong使用1位采样）。
• 使用DiFX相关器进行数据相关，通过频域变换实现对混合模式数据（如1位与2位采样、16 MHz与32 MHz带宽）的定制化处理。
• 在2.3 GHz和8.6 GHz频段进行三次8小时VLBA观测（数据率2 Gbps），以改善73个弱校准源的位置，其相关流量在5000 km基线上介于30–50 mJy之间。
• 采用双波段S/X观测以实现亚纳角秒级位置精度，先验位置由单波段VLBI数据获得。
• 通过观测前后位置不确定性的统计分析量化精度提升，同时跟踪误差分布随时间的变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在5 GHz时亮度高于50 mJy的源中，通过VLBI可在黄道面附近7.5°范围内检测到多少个紧凑射电源？
• RQ2 在高灵敏度S/X波段VLBI观测后，弱校准源的可实现位置精度是多少？
• RQ3 基线特定的系统等效通量密度（SEFD）如何影响VEPS计划中的探测极限和数据质量？
• RQ4 在未来的校准源调查中，引入亚洲和大洋洲的射电望远镜在多大程度上能提升灵敏度和动态范围？
• RQ5 太阳污染对PMN星表中源可见性的影响如何？未来VEPS观测中如何减轻该影响？

主要发现

• 在观测的2227个源中，有435个在三个或更多次观测中被检测到，表明该调查具有较高的检测率。
• 在2.3 GHz和8.6 GHz频段的高灵敏度VLBA观测后，71个校准源的位置不确定性从中位数6.2 nrad降低至1.8 nrad。
• 位置误差低于1.5 nrad的校准源数量从2016年2月的191个增加到2016年5月的293个，反映出天体测量精化工作的显著进展。
• 大多数基线的探测极限优于30 mJy，但Sejong站的SEFD值在3000至5000之间波动，表明可能存在指向或系统效率方面的问题。
• 该调查在黄道经度约200°附近发现了两个源覆盖空缺，这是由于PMN星表中存在太阳污染所致，未来将通过使用其他星表加以解决。
• 截至2016年5月，黄道面±7.5°范围内的已知校准源总数达到1167个，其中23%的位置精度优于1.5 nrad。