УДК 524.7-77-1,3(08,3.8)
ОКОЛОЗЕНИТНЫЙ ОБЗОР НЕБА НА РАТАН-600. КАТАЛОГ РАДИОИСТОЧНИКОВ
© 2007 г. Н. Н. Бурсов, Ю. Н. Парийский, Е. К. Майорова, М. Г. Мингалиев, А. Б. Берлин, Н. А. Нижельский, И. А. Глушкова, Т. А. Семенова
Специальная астрофизическая обсерватория, Н. Архыз, Россия Поступила в редакцию 17.02.2006 г.; после доработки 07.07.2006 г.
Представлен каталог радиоисточников, обнаруженных при проведении глубокого обзора неба на РАТАН-600. Каталог получен в области неба 0h < R.A.2000.0 < 24h, Dec2000.0 = 41°30/42" ± 2', на склонении яркого источника 3С 84. Всего было проведено 9 сетов многочастотных наблюдений в диапазоне длин волн А = 1.0—55 см и накоплено данных наблюдений более чем за 300 сут. Настоящая работа является первым этапом в обработке большого массива данных по программе "Генетический код Вселенной". Представленный здесь каталог RZF (Ratan-600 Zenith Field) получен на центральной длине волны наблюдений 7.6 см и содержит 437 радиоисточников. Практически все они отождествлены с объектами NVSS-каталога в данной области неба. В каталог включены источники с плотностями потоков, в основном, превышающими уровень 5а. Обнаружен шум слабых (в основном, новых) фоновых источников на уровне ^0.8 мЯн. Минимальная плотность потока в каталоге составляет ^2.5 мЯн, что сопоставимо с пороговым значением плотности потока NVSS-каталога. Полнота каталога не менее 0.8 для источников с плотностью потока >3 мЯн.
PACS: 98.70.Dk, 95.85.Bh, 95.80.+p
1. ВВЕДЕНИЕ
Проведение обзоров неба — одно из фундаментальных направлений в астрономии. "Глубокие" обзоры, близкие по чувствительности к "предельным", имеют особый интерес. В таких обзорах остаточный шум определяется шумом фоновых радиоисточников и Галактики, шумом эпохи рекомбинации ("сахаровские осцилляции"), а также многочисленными вторичными эффектами, включая эффект Сюняева—Зельдовича на мелких масштабах.
Первый глубокий обзор, проведенный на радиотелескопе РАТАН-600 и получивший название "Эксперимент ХОЛОД" (Dec ~ 5°), описан в работе Парийского и Королькова [1]. Его целью было обнаружение новых источников, составление каталогов, получение новых экспериментальных данных о фоновых излучениях, а также исследование предельных возможностей РАТАН-600 при минимальных в то время шумах системы "антенна-радиометр". В эксперименте был использован лучший по флуктуационной чувствительности радиометр на основе параметрического усилителя с замкнутым циклом гелиевого охлаждения, приняты меры по "охлаждению" антенны радиотелескопа. Это позволило создать каталог радиоисточников (RC-каталог) с уровнем обнаружения ~10 мЯн и
найти новые ограничения на фоновые излучения Вселенной [2, 3].
Со времени проведения первых обзоров произошел ряд существенных изменений во всей цепи получения информации на радиотелескопе РАТАН-600. Значительно улучшилась чувствительность всех радиометров приемного комплекса [4], более эффективной стала система регистрации данных [5]. Установка антенны на источник выполняется теперь с помощью автоматической системы управления (АСУ) [6]. Увеличение вертикального размера всех отражающих элементов главного зеркала позволило уменьшить вклад Земли и земной атмосферы в шумы радиотелескопа и на треть увеличить его эффективную площадь на дециметровых волнах [7]. Улучшено качество поверхности отражающих элементов [8], радиус кривизны приближен к оптимальному для наблюдений вблизи местного зенита. Значительно расширено программное обеспечение обработки больших массивов данных [9], систематизировано накопление данных [10]. Модернизация радиотелескопа РАТАН-600 позволила провести новый глубокий обзор неба и решить задачи, сходные с поставленными в эксперименте ХОЛОД, на более качественном уровне.
Программа наблюдений околозенитной области
RZF (Ratan-600 Zenith Field) на РАТАН-600 проводилась в рамках глобальной программы "Генетический код Вселенной" по исследованию пространственных вариаций реликтового излучения, а также слабых радиоисточников в полосе обзоров [11].
2. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА
Наблюдения проводились с 1998 по 2003 гг. на Северном секторе на высоте яркого источника 3С 84 на 9 сечениях, отстоящих друг от друга на 12', в полосе неба 0h < R.A.2000.0 < 24h, Dec2000.0 = = 41°30'42" ± 60'. За этот период было проведено 9 сетов наблюдений на длинах волн Л = 1.0—55 см и накоплено данных наблюдений более чем за 300 сут.
Накопленные многочастотные данные по всем сетам и сечениям систематизированы и сведены в локальный архив данных РАТАН-600 по глубоким обзорам.
Все дециметровые каналы разбиты на ряд подканалов с шириной полосы около 1% от центральной частоты. Статистика по ним близка к указанной для широкополосных каналов.
2.1. Точность определения плотностей потоков и координат источников
Кроме случайных ошибок в определении координат, размеров и плотностей потоков обнаруженных источников, зависящих от отношения сигнал/шум, были исследованы и систематические ошибки в определении вышеперечисленных параметров по опорным источникам.
В каждом сете проведение обзора сопровождалось наблюдениями выборки опорных источников: ежедневно — источников с близкими склонениями (DR 21 и NGC 7027), еженедельно — источника 3C 286. Дополнительно была проведена обработка 70 источников в полосе обзора с крутыми спектрами излучения. Зависимость уровня сигнала от расстояния источника до центрального сечения обзора была найдена во время сета наблюдений в октябре 2001 г. по источнику 3С 84 методом сечений [12]. Для исследования рассеянного фона диаграммы направленности антенны наблюдалась Луна [13, 14]. Найденное отношение плотности потока к антенной температуре по выборке опорных источников для центрального сечения обзора составило 2.5 ± 0.2 Ян/К. Было найдено, что точность измерений координат и плотностей потоков в режиме наблюдений с неподвижной антенной радиотелескопа, как правило, ограничена отношением сигнала к шуму, однако иногда возникают значительно большие погрешности. Использование большого числа опорных объектов позволило
учесть их [15]. Другой сложностью является близость сигналов к шуму фоновых радиоисточников. При этом увеличивается вероятность возникновения наложения источников (бленд), что связано с попаданием более одного источника в диаграмму радиолтелескопа. Кроме того, встречались случаи блендирования сильных источников, расположенных на близких прямых восхождениях вне центрального сечения. Эти источники могут приводить к дополнительному инструментальному шуму. Все это может приводить к возникновению ложных источников, не совпадающих по прямому восхождению ни с одним из известных объектов, либо к искажению параметров реальных источников. Шум радиометра при осреднении сотен суточных разрезов неба оказывается порядка 0.5 мЯн, что меньше шума фоновых источников (^0.8 мЯн).
Точность определения прямых восхождений при наблюдениях на радиотелескопе РАТАН-600 подробно описана в работах [2, 16, 17]. Для источников, отождествленных с NVSS-каталогом, средняя погрешность по прямому восхождению (разница между измеренным положением источника в обзоре и координатами источника в NVSS-каталоге) составила не более 0.3я для источников с плотностью потока S7.6 > 10 мЯн и около 0.6я для более слабых источников. Для источников с плотностью потока S^.6 > 30 мЯн эта погрешность составила около 0.1я.
Оценку склонений источников можно получить, зная диаграмму направленности радиотелескопа в различных горизонтальных сечениях, удаленных от центрального на некоторую величину. Эта зависимость формы диаграммы от расстояния до центрального сечения была использована для предварительной оценки склонения обнаруженных источников и оценки их погрешностей [17].
На рис. 1 показан график чувствительности обзора RZF, достигнутой на различных частотах наблюдений к 2003 г. [19]. Расчет приведен для остаточного шума "насыщения" после выделения источников выше уровня 3а. Из графика следует, что предельная чувствительность, ограниченная шумом неразрешаемых фоновых источников (шумом "насыщения"), достигнута на волнах 7.6, 13 и 31 см [18]. На более коротких волнах есть еще резервы для накопления данных, поскольку уровень шума фоновых источников падает как куб длины волны.
2.2. Оценки реальности обнаруженных источников и полнота RZF-каталога
Теоретические оценки реальности обнаруженных объектов вызывают определенные трудности,
Рис. 1. Чувствительность обзора ЗЕНИТ: точки — наблюдения после чистки данных от NVSS-объектов; наклонная прямая — теоретический шум фоновых радиоисточников после чистки источников по уровню 3а [18]. Горизонтальные кривые показывают роль шумов эпохи рекомбинации (верхняя прямая) и шумов, возникающих после вторичной ионизации, которые доминируют на масштабах менее 3' (нижняя прямая).
так как статистика шума отличается от гауссовско-го распределения из-за атмосферных, индустриальных, космических и инструментальных помех.
Первоначально, в качестве грубой оценки реальности найденных источников была проведена независимая обработка двух близких по флуктуа-ционной чувствительности сетов наблюдений, как это описано в [2].
Оценки полноты полученного каталога определялись по методике, которая применялась при обработке РС-каталога [17]. При полной независимости двух равноточных групп осредняемых записей наблюдений (случай, когда доминирует шум радиометра), число ложных объектов по оценкам не превышает 10%. Внутри полосы обзора (±2' от центрального склонения) ожидаемая полнота каталога больше 0.8 для источников с плотностью потока S^.6 > 3 мЯн. Для более сильных источников в центральной полосе полнота близка к единице. Это подтверждается прямым сопоставлением RZF-каталога с ЫУББ-каталогом.
2.3. Моделирование обзора
Работа по моделированию настоящего обзора была выполнена с использованием программы Е.Майоровой по расчету диаграммы направленности радиотелескопа РАТАН-600 [20]. Наиболее подходящим для моделирования обзоров оказался ЫУББ-каталог, откуда были взяты основные параметры источников, измеренные с высокой
точностью. При расчете модельных кривых было сделано два допущения. В
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.