[论文解读] The GMRT 150 MHz All-sky Radio Survey: First Alternative Data Release TGSS ADR1

H. T. Intema, P. Jagannathan+2 more|eSpace (Curtin University)|Mar 14, 2016

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 85被引用 305

一句话总结

本文首次完整公开 TGSS ADR1 数据，是一个 150 MHz 全天空射电 surveys，具有高角分辨率，通过方向相关离子层校准得到，覆盖 36,900 deg^2，约 0.62 million sources，噪声约 ~5 mJy/beam，分辨率约 ~25 arcsec。

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.

研究动机与目标

• 推动并使低频、高分辨率全天空射电 surveys 成为当前和未来观测设施（LOFAR、LWA、MWA、SKA-low）的参考基准，以利于科学研究。
• 开发并演示一个鲁棒、自动化数据处理流程，能够进行方向相关校准以纠正电离层效应及指向/波束系统误差。
• 产生高质量成像产品（镶嵌图）和紧凑源目录，适用于广义科学研究及跨波段研究。

提出的方法

• 使用一个全自动 SPAM 流程对 150 MHz GMRT 数据（2010–2012）进行重新处理，包含方向相关离子层校准。
• 预处理阶段将最佳初始校准星扫描的校准量转移，并应用天空温度基础上的系统温度校正。
• 进行方向无关的标定、广域成像和自洽校正，构建初始天空模型并执行相位优先和幅度校准。
• 对亮源进行方向相关校准（peeling），推导离子层相位屏幕并为广域成像生成 facet 基的增益表。
• 进行迭代式的剔除、漂移检测和残差拟减，随后进行带通标定并最终进行相位优先自校正，以生成第四张自校正图像。
• 对 NVSS/SUMSS/MGPS-2 的天体定位进行检验并细化通量标定，将 5°×5° 的瓷砖拼接成最终的全天空产品。

实验结果

研究问题

• RQ1 在应用方向相关离子层校准后，高分辨率、低频全天空 survey 的天体定位精度与通量密度精度可达到何种程度？
• RQ2 一个鲁棒、自动化的流程能够在 150 MHz 下对多少个观测指向、覆盖多大天空面积，产出高质量图像和可靠的源目录？
• RQ3 TGSS ADR1 的目录和图像的性质（噪声、分辨率、源计数）如何，与其他低频 survey 相比？
• RQ4 TGSS ADR1 的产品是否可以作为当前及未来低频孔径阵列（LOFAR、LWA、MWA、SKA-low）以及 EoR 前景研究的参考基准？
• RQ5 在后续 TGSS 发布中，有哪些正在进行的改进以进一步提升数据质量和天空覆盖范围？

主要发现

• 覆盖 36,900 deg^2（3.6π sr）的天空，范围从 -53° 到 +90° 赤纬。
• 中值 RMS 噪声为 3.5 mJy/beam，角分辨率为 25″ × 25″（或 25″ × 25″/cos(DEC−19°) 在 −19° 以南）。
• 目录包含 0.62 million 个射电源。
• 大多数场的天体定位精度通常优于 RA 和 DEC 的 2″；通量密度精度约为 ~10%。
• 为 5336 个观测点（网格的 96.7%）生成了图像质量与源目录，公开发布了 5452 张图像，跨越 5336 个观测位置和 5336 个镶嵌 5°×5° 的图像。
• 约 3.3% 的观测点（177 个）由于数据问题没有图像；在最低 DEC 区域的 144 个观测点因校准挑战而被排除。
• 作为当前与未来仪器的高分辨率、低频参考目录，以及 EoR 前景表征的参考。