Глубокие обзоры неба на РАТАН-600

• Автор: Бурсов, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: п. Нижний Архыз
• Количество страниц: 144 с. : ил.

3.5 Методы снижения вклада фоновых радиоисточников

3.6 Методы обработки глубоких обзоров

3.6.1 Обработка обзора ХОЛОД

3.6.2 Потоковая обработка источников в OS Linux

3.6.3 Потоковая обработка обзоров

4 Заключение

5 Приложение А. Каталог и радиоспектры слабых источников обзора ХОЛОД

6 Приложение Б. RZF-каталог источников обзора

ЗЕНИТ.

7 Приложение В. Спектры объектов обзора ЗЕНИТ.

Введение
Обзоры неба - одно из фундаментальных направлений астрономии. Каталоги, составленных в поисковых обзорах, являются основой для дальнейших детальных исследований. Цель радиообзоров состоит не только в обнаружении источников, но и в выявлении их свойств и физической природы. К этому относится определение координат, измерения плотностей потоков излучения и построение радиоспектров источников, отождествления с другими каталогами и прежде всего в оптике. Знание радиоспектра позволяет с большой вероятностью выяснить механизм радиоизлучения и тем самым определить различные параметры, характеризующие природу самого радиоисточника.
РАТАН-600 в проблеме обзоров занимает промежуточное положение. Это единственный радиотелескоп, на котором впервые было начато (программа ГАИШ) исследование всего неба с разрешением от 15" до 1' на волнах 2, 3.5 и 8 см [1] с чувствительностью более высокой, чем это делалось ранее. С появлением радиотелескопа РАТАН-СОО, оснащенного чувствительным многочастотным комплексом и имеющего большое суточное поле зрения стало возможным проводить более глубокие обзоры неба. Под «глубокими обзорами» понимаются обзоры, близкие по чувствительности к «предельным», в которых остаточный шум определяется либо шумом фоновых радиоисточников, либо шумом эпохи рекомбинации («Сахаровскими осцилляциями») и многочисленными вторичными эффектами включая эффект Сюняева-Зельдовича на более мелких масштабах, а также шумом Галактики.
Следует также добавить, что в режиме глубоких обзоров поток данных превышает информацию при наблюдениях по спискам отдельных источников.
Первый глубокий обзор, проводимый на радиотелескопе РАТАН-600, получил название эксперимент ХОЛОД (2). Его целью было исследование предельных возможностей РАТАН-600 при минимальных в то время шумах системы радиотелескоп - радиометр. В эксперименте был использован лучший по флуктуационной чувствительности радиометр на основе параметрического усилителя с замкнутом циклом гелиевого охлаждения, приняты меры к «охлаждению» самого радиотелескопа. Это позволило достигнуть чувствительности, близкой к максимально возможной для радиотелескопа РАТАН-600. Этот предел оказался около одного миллиЯнского по плотности потока и определялся слабыми фоновыми радиоисточниками. Высокая чувствительность по яркостной температуре неба также важна для поиска анизотропии микроволнового фона Вселенной. К 1980 г., когда был начат эксперимент ХОЛОД, на сантиметровых волнах самые глубокие обзоры были проведены на Боннском 100-м радиотелескопе с порогом обнаружения 14 мЯн по плотности потока и с чувствительностью в несколько миллиградусов по яркостной температуре [3].
Уникальные возможности РАТАН-600, связанные с многочастотностью приемно-измерительного комплекса, позволяют получить мгновенные спектры объектов за одно наблюдение. Требования к полю зрения обзоров для получения статистически значимых данных зависит от функции радиосветимости объектов, подлежащих исследованию. При исследовании объектов малой радиосветимости с большой поверхностной плотностью объектов, достаточны малые поля. Примером могут служить обзоры УЬА областей около 1 кв.мин. дуги [4]). Для очень редких объектов высокой радиосветимости

необходимы значительно ббльшие поля. Чувствительность РАТАН-600 позволяет видеть эту популяцию почти на любых г, при поле зрения телескопа в сотни раз больше, чем в глубоких обзорах на УЬА,
В последние годы остро встал вопрос о влиянии различных популяций радиоисточников на фоновое излучение ранней Вселенной. Поэтому особую актуальность представляет получение новых данных об объектах сантиметрового неба и их спектральных свойствах. РАТАН-600 - один из немногих инструментов, позволяющих продвинуться в решении этой проблемы. В глубоком обзоре следующего поколения, проводимого на РАТАН-600 вблизи местного зенита (обзор ЗЕНИТ), по оценкам [5] уже достигнут предел по чувствительности на волне А7.6 см.
Уточнение роли фоновых излучений всех видов, определяющих предельные возможности РАТАН-600 в сантиметровом диапазоне длин волн — одна из актуальных задач, от решения которой зависит стратегия использования радиотелескопа в ближайшие годы.
Цель работы
Цель данной работы - выявление радиобъектов по результатам наблюдений на радиотелескопе РАТАН-600 в режиме глубоких обзоров и исследование их радиосвойств: измерения плотностей потоков излучения и построение радиоспектров обнаруженных источников, отождествления с другими каталогами, а также уточнение предельных возможностей радиотелескопа РАТАН-600.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
• выбрать оптимальные режимы наблюдений и провести глубокие обзоры неба на РАТАН-600 в течение ряда лет в широком интервале частот излучения;
• составить алгоритмы массовой (потоковой) обработки многочастотных данных и разработать соответствующее программное обеспечение;
• выявить инструментальные погрешности радиотелескопа РАТАН-600 во время обзоров и учесть их при обработке;
• систематизировать полученные данные, провести коррекцию многочисленных сбоев наблюдений и сделать многочастотную обработку данных;
• провести накопление данных и выявить радиообъекты, исследовать их параметры и составить каталоги радиоисточников;
• провести спектральные исследования для максимально возможного числа источников из обзоров;
• исследовать вариации излучения источников обзоров на различных масштабах времени;
• провести моделирование радиообзоров с учетом реальной диаграммы направленности РАТАН-600 и на его основе разработать методику для снижения уровня шума фоновых источников, снижения вклада источников проходящих вдали от

• (7) - плотность потока и ее погрешность для Л = 3.9, мЯн;
• (8) - плотность потока и ее погрешность для Л = 7.6, мЯн;
• (9) - плотность потока и ее погрешность для Л = 13.0, мЯн;
• (10) - плотность потока и ее погрешность для А = 31.0, мЯн;
• (11) - рассчитанный спектральный индекс в интервале длин волн АА7.6 — 31.0 см для данного источника. Погрешность в определении спектральных индексов
для источников с известными спектрами - 5------8%, для впервые построенных -
15 - -20%;
• (12) - тип спектра источника, по классификации ([49]). А символом «Р» обозначены плоские спектры.
В тех случаях, когда источник не выявлен на фоне шума, приведено верхнее значение потока, рассчитанное из чувствительности по потоку при данном смещении источника от центра ДН радиотелескопа для данной длины волны обзора.
Для волны А3.9 см оценки даны для |Д/г| < 5'. Это связано со сравнительно более узкой ДН на данной волне и, как следствие, быстрым спаданием чувствительности от центра к краю полосы обзора по сравнению с другими волнами. В случаях ДЛ. > 5' в поле оценки потока «по» означает отсутствие значения потока. Для некоторых других волн «по» означает отсутствие значения потока в силу ряда причин: прохождение источника совпало с калибровкой выходного сигнала радиометра, искаженность участков записей, неразрешимость источников и т.д.
Для волны А2.7 см оценки потоков даны для 121 источника из наблюдений 1996 года.
Впервые построенные спектры источников КС-каталога приведены в Приложении
А. Точки этих данных обозначены «треугольниками», а точки из других каталогов — «кружками», в том числе данные на А7.6 см из КС-катал о га.
Появление ПУБЭ-каталога всего неба на волне 21 см позволило завершить выделение всей популяции объектов со спектральным индексом < 0 (5> ~ Vа) и получить достаточно полные сведения о статистике спектральных индексов ПУБЭ источников сильнее 5 мЯн на 21 см. Главным итогом спектральных исследований большей части объектов КС-каталога является то, что с помощью новых многочастотных наблюдений на РАТАН-600 и данных других каталогов получены радиоспектры для большинства источников с плотностью потока ^7.6 > 50 мЯн. Выделены популяции объектов с крутыми. нормальными, плоскими, инверсионными спектрами и спектрами с одиночным пиком на дециметровых волнах (СРЭ-источники). В выборке доминируют объекты с крутыми и нормальными спектрами.
Главный итог спектральных исследований - по крайней мере для большей части объектов КС-каталога с помощью новых многочастотных наблюдений на РАТАН-600 и международного банка данных получены радиоспектры и 100% для объектов сильнее 50 мЯн. Выделены популяции объектов с крутыми, нормальными, плоскими, инверсионными спектрами и спектрами с одиночным пиком на дм волнах. Доминируют объекты