２００５年度
ＶＥＲＡステータスレポート
国立天文台ＶＥＲＡ観測所
第 1.2 版 2005 年 11 月 2 日目次
1

2004 年度からのシステム更新状況
1.1 アンテナ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 受信機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 その他観測機器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 相関器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 局位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 局運用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4
4
4
4
4
5
5

2

システム

開口能率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6
6
8
8
8
8

2.2.4 能率の仰角依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.5 能率の離角依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.6 ビームパターン、ビームサイズ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.7 指向精度（ポインティング） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.8 スカイライン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
受信機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
周波数変換部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
デジタル信号処理部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
データ記録系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
相関処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
各種較正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.1 時刻較正、バンドパス較正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.2 温度較正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8.3 位相較正 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
測地 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9
9
10
12
15
16
17
17
18
18
20
20
20
20
20

2.9.1 測地観測の観測周波数帯域 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9.2 観測モード、バックエンド装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9.3 局位置の決定方法、精度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9.4 GPS とのコロケーション観測 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9.5 GPS による湿潤大気遅延の推定など . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9.6 プレート運動など . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9.7 地球回転パラメータ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.10 総合的な位置天文精度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21
21
21
22
22
23
23
24

2.1
2.2

アレイ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
アンテナ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2.1
2.2.2
2.2.3

2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

2.9

基本設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
駆動系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

3

観測提案に際して
3.1 観測期間、観測時間 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 観測可能なモード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 観測提案者に要求される条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 観測天体に関する制限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 分解能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 感度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7 システム雑音温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8 位置天文観測 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9 観測天体に関する情報 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.10 野辺山 45m、鹿島 34m の参加について . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.11 観測データの公開について . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25
25
25
25
25
26
26
28
28
28
29
29

4

観測の実行とデータ解析

31
31
31
31

4.1
4.2
4.3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
観測、相関処理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
データ解析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
観測の準備

2

はじめに
VERA の共同利用観測も３年目を迎えます。今年は、フィドームの改修を行いましたので、43GHz 帯をオープンしますが、アストロメトリ観測の性能を十分に確認するには至りませんでしたので、試験的共同利用とし、国内の研究者のみにオープンします。ようやく VERA は、科学的な成果をあげられる状態になっています。位
相補償や広帯域観測などの装置性能を活かした独創性のある観測提案を期待しています。

VERA 観測所長
小林 秀行

3

1

2004 年度からのシステム更新状況

1.1

アンテナ

昨年度の水沢局に加えて、今年度は残り 3 局でもフィドームの改修を行った。
この結果、フィドームによる損失が 22GHz 帯で 0.4dB から 0.3dB に、43GHz 帯で1.3dB から 0.7dB に減少した。43 GHz 帯では、システム雑音温度が 20-30 K ほど下がり、大幅な性能向上を進めた。またアンテナ制御系において軽微な不具合が発生しているが、予備品等により対処している。保守については、小笠原局におけるさびの進行が当初の想定より早く進んでおり、今年度に対策を施す。
2004 年 12 月以降にポインティングにおける大気差補正計算のバグが修正され、指向精度が大幅に向上した。また、能率の離角依存性、仰角依存性についても最新の測定値に更新された。

1.2

受信機

2005 年夏季の定期メンテナンスで、不具合の生じた箇所の補修などを行っている。また、これまで停電などで受信機が冷却中に電源が断になると発振が起こり、正常復帰のためには常温に戻さなければならなかったが、「発振止め」回路を追加することで冷却時でも発振を止めることができるように対処した。「発振止め」は LED
により光を照射させ、半導体の特性を変化させることで行っている。
1.3

その他観測機器

サンプラを従来のテクトロニクス社製からデジタルリンク社製の ADS-1000 に交換した。テクトロニクス社製のサンプラはデジタルオシロスコープを改造したものであること、同機種のオシロスコープは製造中止になったこと、などの理由から、国内のＶＬＢＩ研究者 (NICT 鹿嶋のグループ) が開発した VLBI 専用のサンプラに交換した。ADS-1000 のサンプリング特性 (位相ジッタ) などについては、性能上問
題がないことが確認されている。
また、デジタル系バックエンド、レコーダなども夏季に集中的にメンテナンスを行っている。

1.4

相関器

DIR2000 系処理時の時刻同期不具合が改修され、またレコーダー再生時の時刻
符号検出ルーチンが強化され、定常的な相関処理が可能になった。
相関処理時の遅延追尾補正ツールを作成している。現在精度検証段階にあり、位相補償マップの画質に改善が見られた観測もある。
4

1.5

局位置

水沢局については国土地理院との月１回程度の VLBI 観測により、他の３局は継続的な GPS 観測により座標が求められている。VERA 内部での測地観測も定常的に行われている。また、新たに変位速度も与えられている。

1.6

局運用

2004 年 9 月以降に定常運用が始まった網運用ソフトにより、水沢にある AOC(Array
Operation Center) からの自動運用を行っている。網運用ソフト、観測局における各装置の制御ソフトはアップグレードが進められている。

5

2

システム

2.1

アレイ

VERA のアレイは、水沢、入来、小笠原および石垣島の４つの観測局からなる。
VERA の観測局の位置を表 1 にまとめる。全６基線のうち、最短基線は入来−石垣
島間の 1019km、最長基線は水沢−石垣島間の 2270km である。全４局で観測した際に得られる UV カバレッジの例を図 1 に示す。また、最長基線長から期待される最高分解能は K 帯（22GHz) で約 1.2 mas、Q 帯（43GHz）で約 0.6 mas である。
表 1: VERA 観測局位置と変位速度
東経 (◦ ’ ”)
北緯 (◦ ’ ”)
楕円体高 (m)

局名
水沢
入来
小笠原
石垣島

141 07 57.199
130 26 23.593
142 12 59.809
124 10 15.578

39 08 00.726
31 44 52.437
27 05 30.487
24 24 43.834

局名

X (m)

Y (m)

Z (m)

水沢

-3857241.8226-3521719.5860-4491068.8117-3263994.7258

3108784.8097
4132174.6744
3481544.7906
4808056.2881

4003900.5431
3336994.2244
2887399.5669
2619949.2188

入来
小笠原
石垣島

標高 (m)

116.5
573.6
273.2
65.1

75.7
541.6
223.0
38.5

IVS2a

IVS8b

CDPc

Vm
Vr
Vo
Vs

VERAMZSWVERAIRIKVERAOGSWVERAISGK

7362
7364
7363
7365

a: IVS ２文字コード b: IVS ８文字コード
c: CDP(NASA Crustal Dynamics Project）コード

局名

X (m/yr)

Y (m/yr)

Z (m/yr)水沢

0.0011-0.0264
0.0214-0.04170.0102-0.0079
0.03240.0024-0.0058-0.01880.0152-0.0512

入来
小笠原
石垣島

座標値はすべて 2005.0 年元期。座標値・速度の決定方法、並びに精度については、2.9 測地の項を参照のこと。

6

UV plot (MIZ-IRK-OGA-ISG, Dec= 20)
3000

2000

2000

1000

1000

V (km)V (km)

UV plot (MIZ-IRK-OGA-ISG, Dec= 60)
3000

0

0

-1000

-1000

-2000

-2000

-3000
-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

-3000
-3000

3000

U (km)

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

U (km)

UV plot (MIZ-IRK-OGA-ISG, Dec= -20)
3000

2000

V (km)

1000

0

-1000

-2000

-3000
-3000

-2000

-1000

0
U (km)

1000

2000

3000

図 1: VERA4 局で観測した時の UV カバレッジ（±3000 km）。全局とも EL20 度以上で観測したとして計算。左上、右上、左下の順に、それぞれ天体の赤緯 60◦ 、20◦ 、-20◦ 。

7

2.2

アンテナ

2.2.1

基本設計

VERA のアンテナは４局とも同一設計であり、主鏡部は開口直径 20m、焦点距離6m、副鏡は直径 2.6m で、焦点はカセグレン焦点、マウントは AZ-EL 方式である。
カセグレン焦点部には２ビーム受信機構が設置されており、２つの天体を同時に観測することができる。２ビーム観測用の受信機は駆動可能な２つのプラットフォー
ム上にそれぞれ設置されており、２天体の離角を 0.32◦ 〜2.2◦ の間で自由に設定可能
で、視野回転機構（Field Rotater、FR）により２ビーム受信部全体が回転すること
で２天体同時追尾を行う。
また、単一ビーム観測の際には、２ビーム受信機のうちどちらか一つをアンテナ
光軸上（離角オフセット 0 度）に設置して観測することが可能である。
2.2.2

駆動系

アンテナの駆動性能について、駆動速度、加速度、追尾可能範囲等を表 2 にまとめる。
表 2: VERA アンテナ駆動性能

駆動軸

追尾可能範囲

最大駆動速度

最大駆動加速度

AZ∗
EL
FR∗

-90◦ ∼ 450◦5◦ ∼ 85◦-270◦ ∼ 270◦2.1◦ /sec
2.1◦ /sec
3.1◦ /sec

2.1◦ /sec2
2.1◦ /sec2
3.1◦ /sec2* AZ 角は北が 0◦ 、東が 90◦ 。FR 角は、ビーム１が天側、ビーム２が地側に来るときが 0◦ で、天体からアンテナを見たときに時計回り方向が正。

2.2.3

開口能率

2004 年度冬季（1 月から 4 月）に VERA 各局のアンテナを用いて木星の 5 点スキャンを行い、木星の連続波観測による VERA の 20m アンテナの開口能率測定を行った。測定では、常温ダミー（R-Sky）による温度較正を行い、アンテナ温度 Ta∗ を求め、木星の輝度温度を K、Q 帯ともに 160 K を仮定して開口能率を計算した。結果については、表 3 にまとめた。
2004 年 10 月以降、2 ビーム駆動装置 (ジャッキ) の検査、フィドーム交換などの作業を行ったため、能率が変化していないかどうか、今季共同利用開始前に能率再測定を行う予定である。

8

表 3: Aperture eﬃciency of the VERA 20m antenna

Site

Band

MIZ
MIZ
IRK
IRK
OGA
OGA
ISG
ISG

K
Q
K
Q
K
Q
K
Q

Date
Apr 21 2004
Apr 21 2004
Apr 25 2004
Apr 25 2004
Nov.2002/Feb.2003
Jan 28 2004
Apr 28 2004
Apr 28 2004

ηA
(%)

HPBW
(arcsec)EL(deg)Num. ofScanθsa(arcsec)52.1±1.1
47.2±5.647.4±5.640.8±2.144.8±3.840.3±7.649.5±2.3
49.3±2.6

150.1±5.5
85.1±1.4
151.3±10.3
80.4±3.6150b73.0±7.0
152.6±6.9
78.2±3.5

54-58
59-60
49-57
60-66
67-71
63-65
63-75
74-54

4
2
7
8
4
3
17
18

39.9
39.9
39.6
39.6
40.4/45.4
41.2
39.3
39.3

a: Source size for Jupiterb: Assumed value

2.2.4

能率の仰角依存性

メーザー源の 5 点スキャンを仰角を変えながら行い、VERA アンテナの開口能率の仰角依存性について測定を行った。2004 年 12 月から 2005 年 3 月までの測定結果の例については、図 2 にまとめた。2004 年 10 月のステータスレポートでは、全局で低仰角 (EL<20 度) になると能率が高仰角での値に比べて 20%以上低下する傾向が確認されていたが、これはポインティングにおける大気差補正計算のバグによって、低仰角で指向精度が悪化していたことも要因として考えられる。ポインティン
グにおける大気差補正のバグ修正後は、低仰角での能率の低下も最大で 10%程度となっている。能率の仰角依存性については、データ解析時に補正をすることができるように、AIPS で読み込ませることが可能なゲインカーブテーブル (GC テーブル)として FITS ファイルに付加される。
2.2.5

能率の離角依存性

メーザー源の 5 点スキャンを 2 ビームの離角を変えながら行い、VERA アンテナの開口能率の離角依存性について測定を行った。測定結果の例については、図 3 にまとめた。K 帯、Q 帯ともに、2 ビーム間の離角が広がると能率が下がる傾向が確認されている。ただし、Q 帯については、受信機が中心にあるときよりも離角が 0.5-1.0
度 (中心からのオフセットは 0.25-0.5 度) の範囲で能率が最大となっている。能率の仰角依存性と同様に、離角依存性についても、データ解析時に補正をすることができるように、AIPS で読み込ませることが可能なゲインカーブテーブル (GC テーブル) として FITS ファイルに付加される。

9

K band

Efficiency

Efficiency

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

90

Q band

0

10

20

30

EL [deg]

40

50

60

70

80

90

EL [deg]

図 2: 入来局における能率の仰角依存性の測定例。能率の基準データは EL=50 度での測定値。(左)K

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

K bandEfficiency

Efficiency

帯、2005 年 2 月 8 日測定。(右)Q 帯、2005 年 2 月 12 日測定。

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

2.25

SA [deg]

1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

Q band

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

2.25

SA [deg]

図 3: 入来局における能率の離角依存性。能率の基準データは離角=0 度での測定値。曲線は、能率の仰角依存性を 4 次関数でフィッティングした結果。(左)22 GHz 帯、2004 年 3 月 4 日測定。(右)Q
帯、2004 年 3 月 5 日測定。

2.2.6

ビームパターン、ビームサイズ

VERA20 m アンテナの K 帯でのビームパターンの例を図 4 に示す。サイドローブ
レベルは、小笠原局の 2.0 度離角でのビームパターンで −10 dB という高い値が確認されているが、その他は概ね −15 dB 程度となっている。また、サイドローブには非対称な構造が見られるものの、メインビームの形は離角によらず対称的なガウシアンになっている。表 4 に、ポインティング観測時の十字スキャンで得られたビー
ムサイズ (HPBW) を K、Q 帯ともまとめる。この測定でもビームサイズは離角に依存せず、ほぼ一定値となっている。

10

PLot file version 1 created 07-AUG-2003 18:54:17
CONT: W49N 8.0 KM/S BEAM2.MAP-IT.2

400

300

200

ARC SEC

100

0

-100

-200

-300

-400

400
300
200
100
0
-100
ARC SEC
Center at RA 19 10 13.476 DEC 09 06 14.29
Cont peak flux = 1.5787E+04 K km/s
Levs = 1.579E+02 * (0.100, 0.300, 0.500, 1, 3, 5,
10, 30, 50, 100)

-200

-300

-400

-500

PLot file version 1 created 12-SEP-2003 00:37:55
W49N 8.0 KM/S O280905.MAP-IT.1

400

300

200

ARC SEC

100

0

-100

-200

-300

-400

400
300
200
100
0
-100
ARC SEC
Center at RA 19 10 13.476 DEC 09 06 14.29
Peak flux = 6.3418E+03 K km/s
Levs = 6.342E+01 * (0.100, 0.300, 0.500, 1, 3, 5,
10, 30, 50, 100)

-200

-300

-400

図 4: 入来局、K 帯受信機 A、離角 0.0 度のビームパターン（上）と、小笠原局、K 帯受信機 A、離角 2.0 度のビームパターン（下）。いずれも、W49N の水メーザーを 75”角グリッドでマッピング。

11

表 4: アンテナのポインティング観測で得られたビームサイズ
局名

帯域

HPBW[AZ](arcsec)

水沢

K
K

148.14±8.36148.10±12.66

146.65±9.01148.33±12.64

478
840

K
K

152.87±9.24
153.09±11.53

152.38±9.28
153.70±12.23

1725
871

Q
Q
Q
Q

74.48±7.66
78.41±7.4077.72±7.05
78.77±8.32

70.09±9.55
77.02±7.5276.79±7.53
77.08±8.47

183
562
312
246

入来
小笠原
石垣島
水沢
入来
小笠原
石垣島

HPBW[EL](arcsec)

データ数

誤差は標準偏差（1σ ）2.2.7

指向精度（ポインティング）

VERA の 20m アンテナは、メンテナンス時にプロジェクト内の担当者により、指向精度確認のポインティング観測とアンテナ器差補正が行われている。強度が強くかつ位置が正確 (∼ 数秒角の精度) なメーザー源を AZ、EL ３点ずつの十字スキャンで観測し、全方位でのポインティングオフセットの測定を行う。測定されたポイン
ティングオフセットを
δAz = A1 sin(Az) sin(El) − A2 cos(Az) sin(El) + A3 sin(El) + A4 cos(El) + A5 +A9 sin(2Az) sin(El) − A10 cos(2Az) sin(El) +A11 sin(2Az) cos(El) + A12 cos(2Az) cos(El)(1)

δEl = A1 cos(Az) + A2 sin(Az) + A6 + A7 cos(El) + A8 sin(El) +

A9 cos(2Az) + A10 sin(2Az) + A13



El − 40
El − 40
+ A14
30
30

2

(2)

のモデルによってフィッティングして器差パラメータを決定し、指向精度を向上させている。ここで、A1 -A8 は標準的な経緯台方式の望遠鏡の器差パラメータ、A9 -A12
はポインティングオフセットに対して 2AZ の周期性を持つ高次の項、A13 -A14 は重力変形に対して三角関数よりパラメータの分離度が高く、かつ低仰角でのポインティ
ングオフセットの発散をもフィッティングできる多項式の経験的な項である。VERA
では A1 -A12 の 12 パラメータ、または A1 -A6 と A9 -A14 の 12 パラメータで器差補正を行うことが可能である。
2004 年 10 月版のステータスレポートでは、低仰角 (EL<20 度以下) でポインティ
ングオフセットが大きく発散し、器差補正後も系統的なオフセットが残るという傾12

向が確認されている。2004 年 10 月のユーザーズミーティング以降、この原因を調査した結果、ポインティングの大気差補正計算にバグがあったためということが判明した。
大気差補正計算プログラムを修正後、2004 年 12 月-2005 年 3 月に全局でポインティ
ング観測、器差補正を行った結果、低仰角でのポインティング精度が大幅に向上した。器差補正では、2004 年 12 月までは A1 -A6 と A9 -A14 の 12 パラメータによって低仰角のポインティングオフセットを補正していたが、2004 年 12 月以降の器差補
正では標準的な A1 -A12 のパラメータに変更した。器差補正後の指向精度は表 5 にまとめた。また、器差補正後のポインティングオフセットの例は、図 5 にまとめた。
VERA の 20 m アンテナでは、離角が 0 度以外で観測を行う場合には図 6 のように
FR 角に対して三角関数的なふるまいをするオフセットが最大で 15”程度生じること
が、過去のステータスレポートでも報告されている。これは、検討の結果、２ビー
ム駆動機構が計算値よりも離角が開きすぎるためと確認されており、現在対応策が議論されている。
100

AZ offset residual

80

80

60

60
EL Offset(obs) [arcsec]

AZ Offset(obs) [arcsec]

100

40
20
0
-20
-40
-60

EL offset residual

40
20
0
-20
-40
-60

-80

-80

-100

-100
0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

AZ [deg]

AZ [deg]100

AZ offset residual

80

80

60

60
EL Offset(obs) [arcsec]

AZ Offset(obs) [arcsec]

100

40
20
0
-20
-40
-60

EL offset residual

40
20
0
-20
-40
-60

-80

-80

-100

-100
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

EL [deg]

10

20

30

40

50

60

70

80

90

EL [deg]

図 5: 水沢局アンテナ Q 帯のポインティング残差。上段左右の図はそれぞれ AZ 角に対する AZ、EL
角残差、下段左右の図はそれぞれは EL 角に対する AZ、EL 角残差。2005 年 3 月の測定結果。

13

30

20

20

EL Offset(residual) [arcsec]

AZ Offset(residual) [arcsec]

30

10
0
-10
-20
-30
-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

10
0
-10
-20
-30
-200

200

-150

-100

-50

30

30

20

20

10
0
-10
-20
-30
-200

-150

-100

-50

0
50
FR [deg]

0

50

100

150

200

0
50
FR [deg]

100

150

200

FR [deg]

EL Offset(residual) [arcsec]

AZ Offset(residual) [arcsec]

FR [deg]

100

150

10
0
-10
-20
-30
-200

200

-150

-100

-50

図 6: 入来局 K 帯受信機 A のポインティングオフセットの離角依存性。赤の点が離角オフセットがあ（上) 離角 1.0 度 (W3OH
る時の追尾誤差で、緑は基準となる離角オフセット角 0 度の追尾誤差を示す。
で観測), （下）離角 2.0 度 (W49N で観測)。それぞれ左が AZ 角、右が EL 角。

表 5: VERA 20m アンテナの指向精度

Site

Band

Date

σa
(arcsec)

MIZ

K

Mar.2005

10.5447.850

12.679

MIZ
IRK
IRK
OGA
OGA
ISG
ISG

Q
K
Q
K
Q
K
Q

Mar.2005
Feb.2005
Feb.2005
Feb.2005
Mar.2005
Mar.2005
Mar.2005

6.384
9.573
7.079
9.093
7.828
12.283
6.915

5.462
6.151
5.243
5.498
5.946
10.5525.800

7.189
12.0608.528
11.6249.338
13.7987.874

a: Standard deviation.
b: Standard deviation for AZ.
c: Standard deviation for EL.

14

b
σAZ
(arcsec)cσEL(arcsec)

2.2.8

スカイラインVERA 各局アンテナのスカイラインを図 7 に示した。小笠原局のほぼ全方位、石垣局の北東方向には山があるため、観測可能な仰角は 10-20 度以上となるため、注意を要する。
25

25

Mizusawa

Iriki
20
EL [degree]

EL [degree]

20

15

10

5

15

10

5

0

0
0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
AZ [degree]

0

25

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
AZ [degree]

25

Ogasawara

Ishigaki20
EL [degree]20
EL [degree]

30

15

10

5

15

10

5

0

0
0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
AZ [degree]

0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
AZ [degree]

図 7: VERA 各局アンテナのスカイライン。方位角 0 度が真北。天体の追尾は仰角 5 度まで可能。

15

2.3

受信機

VERA の各アンテナには４バンド（S、X、K、Q）の受信機が搭載されていて、このうち K（22GHz 帯）、Q（43GHz 帯）が VERA の主観測帯域であり、両帯域とも２ビーム同時観測が可能である（K、Q 混合の同時観測は不可）。S/X（2GHz 帯、
8GHz 帯）は測地観測用として各局に 1 式づつ配備されており、共同利用では公開されない。表 6、図 8 に K 帯、Q 帯の受信機性能についてまとめる。
表 6: VERA 受信機性能

帯域

受信可能周波数帯

受信機雑音温度

受信偏波

KQ

21.5 - 23.8 GHz
42.5 - 44.5 GHz

30 ∼ 50 K
70 ∼ 90 K

左旋円偏波
左旋円偏波

60.0

K-bandTrx [K]

50.0

MZ
IK
OG
IS

40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
4.0

120.0

Trx [K]

100.0

4.5

5.0

5.5
6.0
fIF [GHz]

6.5

7.0

7.5

Q-band

MZ
IK
OG
IS

80.0
60.0
40.0
20.0
0.0
4.0

5.0

6.0
fIF [GHz]

7.0

8.0

図 8: VERA の受信機雑音温度：(上)K-band。周波数軸 (IF 周波数) に 16.8 GHz を加算することでRF 受信周波数が算出できる。小笠原局の雑音温度が若干高くなっている。(下)Q-band。周波数軸に37.5 GHz を加算することで RF 受信周波数が算出できる。

16

K: 21.5 - 23.8 GHz
Q: 42.5 - 44.5 GHz
IF: 4.7 - 7 GHz

Base Band:
0 - 512 MHz

1st Local
K: 16.8 GHz
Q: 37.5 GHz

2nd Local
4 - 7 GHz

RecorderDigital Filter

A/D Converter

Receiver #1

Receiver #2

図 9: VERA の周波数変換部の概念図

2.4

周波数変換部

受信機で増幅された信号は第１局部発信機から出る基準信号と混ぜ合わされることにより、4.7GHz ∼ 7GHz の中間周波数帯域（Intermediate Frequency、IF）へと変換される。この第１局部発信機は周波数固定であり、K 帯では 16.8GHz、Q 帯では 37.5GHz である。IF は各ビームごとに 1 チャンネルづつある。IF 出力は、ベース
バンド変換部シンセサイザーからの基準信号と混ぜ合わされてベースバンド周波数(0-512MHz) に変換される。このシンセサイザーは２ビーム間で共通であり、周波数は 4GHz ∼ 7GHz の間で可変である。地球回転によるドップラー効果を補正する周波数追尾は観測後相関処理時に行われ、観測中はベースバンドシンセサイザーの周波数は一定値に保たれる。図 9 に周波数変換部の概念図をまとめる。

2.5

デジタル信号処理部

ベースバンド出力（0 ∼ 512MHz x 2 beam）はアンテナ上部機器室内に設置された A/D 変換器によってデジタル化され、光ファイバーを通じて各局観測棟のデジタ
ル信号処理装置に転送される。デジタル化の際の量子化ビット数は 2 ビット、帯域
幅は 512MHz であり、各ビームあたり 2048Mbps (Mega bit per second) のレートで信号が伝送される。
一方、後述するように記録系の最大レートは２ビーム合わせて 1024Mbps である
ので、A/D 変換器によって量子化された信号をフィルタリングして必要な周波数帯のみを切り出して記録する必要がある。この帯域の切り出しはデジタルフィルター
によって行われ、比較的自由にチャンネル（CH）数や帯域幅を設定できる。今回の試験的共同利用で使用可能なモードは、表 7 に示す３モードである。

17

2.6

データ記録系

データ記録系には２種類のレコーダーが存在し、VSOP 用に開発され J-Net でも使われてきた DIR1000M（記録速度 128Mbps）と、VERA 用に新たに開発された
DIR2000（記録速度 1024Mbps）が使用可能である。ともに 2 ビットサンプリングで記録されるので、記録可能な総帯域幅は DIR1000 系が 32MHz、DIR2000 系が 256MHzである。テープ１巻あたりの記録時間は DIR1000 系では 2 時間であり、DIR2000 系
では 80 分である。なお、デジタルフィルターの観測モードによっては（VERA7、
VERA10 等）、DIR1000 系と DIR2000 系に同時記録することも可能である。

2.7

相関処理

相関処理は、国立天文台三鷹キャンパスにある FX 相関器で行われる。同時に相関処理できる最大局数は、DIR2000 系記録の場合 5 局、DIR1000 系記録の場合 10 局
であり、VERA4 局の DIR2000 系記録、あるいは VERA ＋野辺山 45m ＋鹿島 34mの DIR1000 系記録のどちらの観測モードも 1 回の相関処理で相関可能である。ただし、DIR1000 系と 2000 系の混合相関はできない。データ出力時の 1 局あたりの最大分光点数は、DIR1000 系の場合全チャンネル合計で 1024 点、DIR2000 系の場合２ビームの全チャンネル合計で 2048 点である。また、相関器出力の時間分解能は通常1 秒程度に設定されるが、最大 25 ミリ秒までの高い時間分解能も可能である（但し相関器出力データ量が膨大になる）。

18

表 7: VERA デジタルフィルタモード
総 CH 数 各 CH 帯域幅 CH 番号 ビーム

モード名

レート

VERA1

1024Mbps2

128 MHzVERA71024Mbps

16

16 MHzVERA101024Mbps

16

16 MHz1

帯域

A

256 - 384 MHz

2B

256 - 384 MHz

1
2
3
4

A
B
B
B

256 - 272 MHz
128 - 144 MHz
144 - 160 MHz
160 - 176 MHz

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B

176 - 192 MHz
192 - 208 MHz
208 - 224 MHz
224 - 240 MHz
240 - 256 MHz
256 - 272 MHz
272 - 288 MHz
288 - 304 MHz
304 - 320 MHz
320 - 336 MHz
336 - 352 MHz
352 - 368 MHz

1
2
3
4
5
6
7
8
9

A
B
A
B
A
B
A
B
A

256 - 272 MHz
256 - 272 MHz
272 - 288 MHz
272 - 288 MHz
288 - 304 MHz
288 - 304 MHz
304 - 320 MHz
304 - 320 MHz
320 - 336 MHz

10B
320 - 336 MHz
11A
336 - 352 MHz
12B
336 - 352 MHz
13A
352 - 368 MHz
14B
352 - 368 MHz
15A
368 - 384 MHz
16B
368 - 384 MHz
VERA7、10 に関しては任意の 2CH を DIR1000 系に同時記録可能。

19

2.8

各種較正

2.8.1

時刻較正、バンドパス較正

各局の時刻同期は、周波数標準装置と GPS との時刻比較により 0.1 マイクロ秒の精度で得られている。この精度以下の時刻オフセット較正やクロックレート（時刻オフセットの時間変化率）較正は、観測中に少なくとも１回、位置が正確に知られている明るい連続波源を観測することで行われる（通常 60 分〜90 分毎の観測が推奨される）。また、システムの周波数特性の較正（バンドパス較正）も明るい連続波源の観測によって行われる。
2.8.2

温度較正

VERA の各局各ビームには常温ダミーのチョッパーホイールが搭載されており、各スキャンが始まる前に R-Sky 法によるシステム雑音温度計測が可能である。さらに、天体観測中はスカイレベルを常にモニターしているので、スキャン前後の常温ダミーのレベルを内挿してやることにより、常時システム雑音を得ることができる。
2.8.3

位相較正

2 ビーム間で発生する機械的位相差（光路長差）を補正するために、2 ビーム観測
中はアンテナフィドーム上に搭載された較正雑音源が点灯され、2 ビーム間での位相が常時モニターされる。その際、フィドーム周囲に 90 度おきに配置された 4 つの雑音源のうち、1 つのみを点灯させる 1-NSC モードと、4 つを交互に点灯させて平均を取る 4-NSC モードがある。水沢局の VLBI 用 10m アンテナと VERA20m アンテナの間で行った位相較正精度検証実験により、1-NSC モードでは RMS 位相残差
でおよそ 0.2 mm、4-NSC では 0.12 mm の精度が達成されている。これは２つのアンテナ間の残留大気差込みの数字であり、4-NSC モードの場合、VERA で 10 マイ
クロ秒角の位置天文精度を達成するために必要な精度である 0.1 mm の較正精度を、ほぼ達成している。
2.9

測地

アンテナの座標値を決める測地観測は VERA のプロジェクト観測として行われ、その最新の結果が相関処理や解析の際に利用される。VERA 局間の相対的な基線決
定は VERA の 4 局で閉じた観測として行われる。また、国際座標系（ITRF 系）との結合は、国土地理院の測地観測に水沢局が参加することで行われる。測地システ
ムの詳細は以下の通りである。

20

2.9.1

測地観測の観測周波数帯域

測地観測は S/X 帯（2GHz/8GHz）で行われ、その周波数帯域は S 帯が 2210〜
2330 MHz、X 帯が 8180〜8600 MHz である。水沢局においては、S 帯について周波数を上方に移動した観測（2230〜2260MHz）に対応するために、2210〜2370 MHzの帯域を持つ。
2.9.2

観測モード、バックエンド装置

水沢局のみ K4 バックエンド、および K5 VSSP バックエンドを有し、主として国土地理院との測地観測、国内互換観測に使用される。その主な性能は、帯域幅4MHz、量子化ビット数 1bit、16 チャンネル（計 128Mbps 記録）であり、チャンネ
ル割り当ては、S 帯、X 帯各 8 チャンネルとなっている。国土地理院との測地観測は、2005 年 3 月までは K4 システム、同年 4 月からは K5 VSSP システムに移行している。また、2005 年 3 月の観測では、K4 と K5 の比較観測が行われている。
VERA 網内の測地観測では、VERA 用のデジタルデータ処理システムを用いて行われる。その主な性能としては、帯域幅 16MHz、量子化ビット数 2bit、16 チャンネル（計 1024Mbps 記録）であり、S 帯 4ch、X 帯 12ch とした S/X 帯での観測、および、K 帯 16ch（32MHz 間隔で 16ch すべて K 帯）での観測も可能である。また、
RISE 観測用に RISE/SELENE 専用のターミナル S/RTP が RISE グループにより各局に配備されている。Pcal 装置は、国土地理院との VLBI 観測対応のため、これまで水沢局にしか配備していなかったが、RISE 観測に対応して、現在 VERA 全局に配備されている。
2.9.3

局位置の決定方法、精度

表 1 にあげた水沢局の位置・速度は、国土地理院による VLBI のグローバル解析による値（2005 年 3 月版）である。ITRF2000 による座標値（元期 1997 年）が求められているが、変位速度を加えて元期を 2005 年に合わせている。VEAR では ITRF
系との結合精度の目標を 10mm としているが、３次元の各座標の推定精度は 9mm〜
12mm となっており、ほぼ目標精度に達するものと思われる。速度の決定について
は、1993 年から行われている水沢 10m アンテナによる VLBI 観測のデータも取りこまれている。現在、国土地理院と水沢局間の測地観測を月１回程度の頻度で実施していおり、この精度の改善と座標系の維持がなされる。
一方、入来局、小笠原局、石垣島局の座標は、水沢局の座標を既知として、VERA
網内の測地 VLBI 観測により求められている。VERA 網内の測地観測は、2004 年 11月より定期的な観測が始まり、メインテナンス期間を除き、月に 2 回の観測が実施されている。昨年までは、座標値を GPS 観測から求めていたが、今年からは VLBI

21

自身により座標が決定されるようになったことが、この１年間の最大の進捗である。
VERA 網内での測位精度は、１回の観測でおよそ水平位置で 2mm、上下位置で 8mm程度となっている。これまで実施した 10 回程度の観測から、VERA 網内では 3 次元の座標値で 2mm〜4mm の精度が得られている。
局の変位速度については、VLBI 自身の観測期間がまだ十分長くないことから、
GPS の連続観測から求めた値の方が精度が高いと考えられる。表２には GPS による速度をあげている。水沢局に関しては、元期 1997 年から 2005 年への引き直しは
VLBI 観測による速度を用いる一方で、速度の表には GPS による値をあげている。
元期を 2005 年としているのは、VLBI 観測開始時期に近い日時を選んだためである。ITRF2000 では、元期を 1997 年に取ることになっているが、観測開始時期より8 年遡ることで速度の誤差により座標誤差が拡大されるため、元期を 2005 年として
いる。
2.9.4

GPS とのコロケーション観測

VERA 各局では GPS の連続観測を行っている。30 秒サンプリングを行っているが、技術的には離島局も含め１秒サンプリングも可能である。観測データは水沢
局にネットワーク経由で収集している。各局とも水素メーザ、ないし、セシウム原
子時計による外部 5MHz、ないし 10MHz の基準信号を使用している。GPS アンテ
ナの位置は、データの蓄積により mm 台の精度が出ていると思われるが、庁舎内での局所的な座標結合の精度（特に上下位置関係）がネックとなり、VLBI と GPS の座標比較では 10mm〜数 10mm の差が見受けられる。
2.9.5

GPS による湿潤大気遅延の推定など

GPS の観測は、これまで局の初期座標を与えたり、変位速度を求めるために使われてきたが、測地 VLBI 観測が定常化するにつれて、他の目的でも有用な役割を果たすようになっている。
GPS の定常的な解析では、湿潤大気による遅延を 5 分間隔で推定している。測地
VLBI 観測でも湿潤大気による遅延を推定しているが、時間分解能は高々1 時間しかない。GPS による推定値を解析に取り込めば、大気状態の急速な変動への対応や、未知数を減らすことによる位置決定精度の向上が期待できる。また、アストロメト
リ観測、マッピング観測においては、通常 VLBI 観測からだけでは湿潤大気遅延の推定ができない。そこで、GPS による推定値を解析に取り込めば、アストロメトリ
観測、マッピング観測においても精度向上が可能であり、実際の解析でも精度の向上が図られている。
GPS による湿潤大気の遅延の推定は定常的に行われているが、これまでは観測点の座標変化を求めることを主眼に解析が行われてきたので、必ずしも大気遅延の推22定に最適化した解析が行われてきた訳ではない。たとえば、日付の変わり目（解析区間の変わり目）で、推定値が不連続になる場合があるなどの問題もある。今後、湿潤大気遅延の推定に特化した解析も試みていきたい。
GPS の観測では、また、L1 波と L2 波の疑似距離の差から、電離層の電子密度の推定も比較的容易に行うことができる。衛星の視線方向の電子密度の推定になるが、この情報もアストロメトリ観測、マッピング観測の精度向上に必要なデータとなり得る。試験的な解析で、観測精度の向上が見込まれることが分かれば、解析の定常化も検討したい。
2.9.6

プレート運動など

プレート運動の速度は、最大 66mm ／年 に達する。また、地震によるステッ
プ的な変位もある。たとえば 2003 年 5 月 26 日と 2005 年 8 月 16 日の宮城県沖地震
では、水沢局に 10〜15mm の変位が生じている（表 8）。座標の精度として 1mm〜10mm の精度が必要な場合は、これらの変位を適切に取り扱う必要がある。2003 年
5 月 26 日以前は、座標値からこの表の dx、dy、dz の値を引き、また、2005 年 8 月
16 日以降は座標値にこの表の値を加える必要がある。なお、2005 年 8 月 16 日の値
は暫定的な値であり、今後改訂されることがある。
また、GPS の観測からは、振幅が最大 5mm に近い座標値の年周変動が見うけられるが、これらはまだモデル化されていない。VLBI の観測データが蓄積されれば、GPS の結果と比較した上で、変動をモデル化する予定である。
表 8: 宮城県沖地震による水沢局のステップ的変位（GPS 観測による値）

2.9.7

年. 月. 日EW(mm)

NS(mm)

UD(mm)

dx(mm)dy(mm)dz(mm)

03.05.26
05.08.16

-12.3
8.9

7.2
-12.4

11.4
-2.5

4.4
-10.1

12.2
-3.2

12.8
-11.3

地球回転パラメータ

VERA では、地球回転パラメータ（X 、Y 、∆U T 1、∆φ、∆ε）はルーチン的には決定しない。IERS 中央局から提供される地球回転パラメータを、既知のデータとして解析に用いる。なお、IERS Bulletin A の Daily の解の精度は、X 、Y で 0.1mas
程度、U T 1 で 0.02ms 程度、10 日先の予測値で X 、Y は 3.0mas 程度、UT1 で 1.6 ms
秒程度である。

23

2.10

総合的な位置天文精度

昨年度まで VERA の位置天文計測精度を制限していた遅延追尾誤差については、
相関処理時の大まかな遅延予測値をより精密な遅延追尾計算値で補正するツールが作成され、現在精度検証段階にある。これに代わって、現在の VERA の位置天文計測精度を決定している最大の要因は、２天体間で仰角が異なるために発生する大気遅延差（∆ sec Z 効果）である。離角が大きい天体や仰角が低い天体ではこの影響が大変大きく、位相補償して得られる天体の像が正しく収束しないという問題が報告されている。この問題の解決方法として、固定値の天頂遅延残差＋マッピング
ファンクションによる仰角依存性を考慮して、２ビーム位相補償イメージから大気遅延差を補正する方法が提案されている。この方法をもちいると、位相補償後のイメージの収束度は大きく改善し、このような補正をした場合に位置天文精度として
0.1 mas を切るような精度が得られることが報告されている。現在解析グループでは AIPS 上でこのような補正を行うルーチンを開発中であるが、あらかじめ大気遅延差の影響を最小限に抑えるためには、２ビーム離角が小さく、かつ高度が高い天体ペアを選ぶことが推奨される。

24

3

観測提案に際して今年度は、アストロメトリ観測性能が確認されておらず、試験的な共同利用観測を継続することになった。しかし、フィドームの改修・受信機性能の向上により 43GHz
において科学的な観測を行うことができるようになったと判断し、共同利用に供する。

3.1

観測期間、観測時間

共同利用に供する時間は、昨年同様 200 時間である。そのうち 100 時間が、野辺
山 45m、鹿島 34m と共同で観測する。VERA のみの場合は、観測可能な期間は 2006
年 1 月から 12 月までの予定である。ただし、7 月から 8 月はメンテナンスのために観測を中断する予定である。野辺山については、マスターコリメータの改修のために、３月末から５月初めまでの運用となるので注意をしていただきたい。

3.2

観測可能なモード

今回の試験的共同利用において公開される周波数帯は、K 帯（22GHz 帯）、Q 帯(43 GHz 帯) であり、２ビームモードも公開される。また、VERA4 局に、国立天文台野辺山宇宙電波観測所 45m 望遠鏡および情報通信研究機構鹿島 34m 望遠鏡を加えた全 6 局の観測モードも公開される（ただし、野辺山 45m および鹿島 34m は単一ビームモードのみである）。

3.3

観測提案者に要求される条件

2005 年度の共同利用も、2004 年度に引き続き、観測可能なモードに制限の付いた
試験的共同利用という位置付けにある。現在 VERA のシステムは立上げ段階にあり、観測提案者は装置や解析ソフト等に関するトラブルについて、VERA グループ
と共にリスクを負うことを要求される。このため、観測提案を行うことができる主観測提案者（PI）は、国内研究機関に所属する研究者に限られる。さらに、観測提案者と VERA グループ間での問題認識やシステムへのフィードバックを円滑に行えるように、観測提案者は観測採択後、少なくとも１名の VERA グループメンバーを共同研究者として入れることを要求される。
3.4

観測天体に関する制限

以下は、VERA で現在進められているプロジェクト観測であり、このプロジェク
トに含まれる観測天体については、今回の共同利用で観測することはできない。各
プロジェクトで観測を予定している全天体のリストは、別途 VERA のホームページ

25

上にて公開される。

• 銀河系中心の距離測定 （主担当者：国立天文台 小林 秀行）• 近傍ミラ型変光星の距離と周期光度関係 （主担当者：鹿児島大学 面高 俊宏）• オリオン-モノセロス領域巨大分子雲の距離と立体構造（主担当者：国立天文台
廣田 朋也）
3.5

分解能

基線長から期待される分解能は、λ/D で見積もることができ、最長基線 2272km
についてこれを適応すると、期待される分解能は K 帯（22GHz) で約 1.2 mas、Q 帯（43GHz）で約 0.6 mas である。実際の合成ビームの形は UV カバレッジに大きく影響を受け、また、基線が UV 面上に投影されるために実際の分解能は上記の値より
劣化する。

3.6

感度

ある天体を観測したときに各基線で期待される雑音レベル σbl はTsys,1 Tsys,2
2k
√
σbl =
,
√
η Ae1 Ae2 2Bτ

(3)で与えられる。ここで、k はボルツマン定数、η は量子化効率（約 0.88）、Tsys はシ
ステム雑音温度、Ae は能率込みのアンテナ有効開口面積、B はバンド幅、τ は積分時間である。積分時間 τ は条件にもよるが、大気揺らぎによるコヒーレンスロスのため通常 3 分程度、最も条件のいいときでも 5 分程度を超えると感度ロスが発生する（K 帯の場合）。冬場の晴天時程度の観測条件のもと VERA1 モードで連続波源を観測したとして、開口能率 ∼50%、B = 128MHz、τ = 120 sec、Tsys = 200 K を代入すると、σbl =23 mJy となり、S/N=7 で検出できる最小フラックスは 160 mJy となる（VLBI 観測の場合、フリンジ検出に必要な S/N 比は最低で 5 程度、通常 7 以上が望まれる）。また、メーザーについては、上と同様の気象条件および積分時間
で VERA7 モード（メーザー用チャンネル帯域 16MHz）で 512 点分光を行ったとす
ると、B = 31.25 KHz となり、σbl =1.5 Jy、S/N=7 での検出感度は 10.2 Jy となる。
上と異なるパラメーターでの雑音レベルの推定は、以下の式を用いて行うことができる。
Tsys,1σbl = 23 ×200K

1/2 

Tsys,2200K

1/2 

B
128MHz26

−1/2 τ120sec

−1/2

mJy.

(4)

２ビーム観測を行う場合、少なくともどちらか片方のビームは、上記の明るさ以上を持つ連続波源またはメーザー源を観測する必要がある。これより弱い天体を観測する場合には、明るい天体とペアにして２ビーム観測を行い、位相補償による長時間積分を行う必要がある。位相補償後の長時間積分については、参照天体が十分明るければ、積分時間 τ の平方根に比例して S/N が改善される。

500
K-band
400

T [K]

300
200
100
0

May 2004

Sep

Jan 2005

May

Sep

May

Sep

Date
500
Q-band
400

T [K]

300
200
100
0

May 2004

Sep

Jan 2005
Date

図 10: 水沢局における天頂でのシステム雑音温度と受信機雑音温度。測定は「secZ 法」により行った。＋は受信機雑音温度、○は天頂方向のシステム雑音温度（2004 年 4 月〜2005 年 10 月）。

27

3.7

システム雑音温度

図 10 に、水沢局の K 帯での受信機雑音温度（フィドーム損失およびスピルオー
バーの効果による雑音温度上昇を含む）および天頂でのシステム温度を示してある。
K 帯では、冬場の晴天時の典型的な値で Tsys = 150 K となっているが、夏場にはTsys = 300 K 以上まで上昇している。他の局については、入来局では水沢局に似たシステム温度の季節変動を示すが、小笠原局や石垣島局では高温多湿の季節が長く、
5 月〜10 月は水沢の 7、8 月程度のシステム雑音となる日が多い。また、天頂大気吸収係数 (τ0 ) も大きいので（夏場は典型的に τ0 ∼ 0.3）、高度の低い天体では Tsys がさらに増加する。一方、Q 帯では受信機雑音温度が K 帯よりも高く、システム雑音は
冬場の晴天時の典型的な値で Tsys = 250 K、夏場は Tsys = 300 − 400 K となっている。Q 帯でも、局ごとの特性は K 帯同様に、小笠原局と石垣局でシステム雑音温度が高い傾向が確認されている。

3.8

位置天文観測位置天文観測を行う場合は、DIR2000 系を用いた２ビーム観測が推奨される。
これは、DIR2000 系の方が感度が高いためである。ただし、これらの問題が解決されても、天頂遅延大気遅延誤差などの問題も依然として存在しており、解析にあたっては VERA グループと連絡を取りながら注意深く進めることが望まれる。また、これらの問題をあらかじめ回避するために、観測天体選定の際に２ビーム離角が小さ
く、かつ高度が高い天体ペアを選ぶことが強く推奨される。

3.9

観測天体に関する情報

時刻較正、バンドパス較正、あるいは、位相準拠用の参照電波源として観測可能な連続波天体については、米国国立電波天文台（NRAO) の VLBA キャリブレーター
サーベイが有用である。VLBA のホームページ
http://www.aoc.nrao.edu/vlba/html/vlbahome/observer.html
にて天体検索や全リストの取得が可能である。参照電波源は、前項で述べた最小検
出フラックス以上のものが必須であり、また、時刻較正やバンドパス較正用のキャリブレーターは 1 Jy 以上のものが望ましい。
水メーザー源のカタログについては、イタリア アルチェトリ天文台のThe Arcetri Catalog of H2O maser sourcesが有用である (Valdettaro et al. 2001, A&A, 368, 845)。ただし、メーザー源のフラックスについては強度変動が激しく、また、VLBI で観測すると分解されて相関強度が著しく低下することがあるので注意が必要である。また、カタログ中の位置精度も最大数 10 秒角の誤差を持ったものがあり、これも注意が必要である（通常、28観測および相関処理に際しては 1〜数秒角程度の位置精度が要求される）。

3.10

野辺山 45m、鹿島 34m の参加について

今回の試験的共同利用では、国立天文台野辺山 45m 望遠鏡および情報通信研究機構
鹿島 34m 望遠鏡を VERA4 局に加えたアレイでの観測も可能である。この両局の性能等については、J-Net のホームページ等を参考されたい。両局の参加不参加は観測提案の科学的価値および両局の混雑度を考慮しながら、野辺山および VERA のプログ
ラム小委員会にて決定される。ただし、野辺山および鹿島局の記録系は DIR1000 系（記録速度 128MHz）のみであり、VERA4 局を含めた 6 局 15 基線の相関は DIR1000系を用いた場合のみ可能であることに注意が必要である。各局のレコーダー配備状
況を表 9 にまとめる。また、図 11 に、全 6 局で観測した場合の UV 例を示す。

レコーダー

表 9: レコーダーの配備状況
水沢 入来 小笠原

DIR-1000 （記録速度 128Mbps）
DIR-2000 （記録速度 1024Mbps）

3.11

o
o

o
o

o
o

石垣島

野辺山

鹿島

o
o

o
x

o
x

観測データの公開について

共同利用で取得した観測データは、相関処理終了後 18ヶ月でアーカイブデータとして一般に公開される。

29

UV plot (MIZ-IRK-OGA-ISG-NOB-KAS, Dec= 20)
3000

2000

2000

1000

1000

V (km)V (km)

UV plot (MIZ-IRK-OGA-ISG-NOB-KAS, Dec= 60)
3000

0

0

-1000

-1000

-2000

-2000

-3000
-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

U (km)

-3000
-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

U (km)

UV plot (MIZ-IRK-OGA-ISG-NOB-KAS, Dec= -20)
3000

2000

V (km)

1000

0

-1000

-2000

-3000
-3000

-2000

-1000

0
U (km)

1000

2000

3000

図 11: VERA4 局＋野辺山 45m ＋鹿島 34m で観測時の UV カバレッジ。全局とも EL20 度以上で観測したとして計算。左上、右上、左下の順に、天体の赤緯 60◦ 、20◦ 、-20◦ 。

30

4観測の実行とデータ解析

4.1

観測の準備

観測提案者は観測提案が受理されたら、指定された期日までに観測スケジュール作成を要求される。観測スケジュールは、VEX 形式となっている。観測スケジュール作成のためのソフトは現在準備中である。詳細については、別途示される作成の手引
きを参照のこと。また、スケジュール作成にあたっては、相談役として VERA 側のコンタクトパーソンが決められるので、問題等あれば連絡をとりながらスケジュー
ル作成を進める。

4.2

観測、相関処理観測運用および相関処理については、基本的に VERA グループが行い、観測提案者に要求される作業はない。観測および相関処理終了後、観測提案者には 4mm 磁
気テープ (DDS, DDS3) もしくは DVD にて相関処理済み観測データが FITS 形式で渡される。相関処理済みの観測テープは通常 FITS データ送付後 3ヶ月でリリースされるので、もし再度の相関処理を希望する場合には、この期間内に VERA プロジェ
クト側にその旨連絡する必要がある。

4.3

データ解析

現状 VERA 用の位置天文データ解析ソフトは開発途中であり、当面の間観測提案者は FITS 形式のデータを AIPS 上で処理することを要求される。その際、各種較正に必要な情報についても AIPS 上での処理が可能な形で提供される。
データ解析のフローのうち、VERA 固有の部分に限定して簡単に述べる。

• 振幅較正のデータについては、常温ダミーのチョッパーホイールを用いた方法(いわゆる R-sky 法) によるシステム温度の情報と、アンテナ能率の仰角・離角
依存性の情報 (ゲインカーブテーブル) が FITS 形式のファイル内に相関処理結果とともに格納され、観測提案者に提供される。気象データについては現在提供を行っていないが、観測提案者からの要望があれば温度・気圧・湿度の情報を提供することが可能である。
• 較正雑音源を用いた 2 ビーム間の機械的位相差較正のデータは、AIPS の SN
テーブルとして取り込むことができるテキストファイルが、FITS ファイルとともに観測提案者に提供される。このテキストファイルを AIPS のタスク TBIN
で取り込み、タスク CLCAL を実行してやることで較正を行うことができる。
• 位置天文観測の際に必要となる遅延追尾補正ツールは、プログラミングが終了
31

し現在精度検証の段階にある。このツールによる補正は、現在自動的には行われていないが、観測提案者からの要望があれば AIPS の SN テーブルとして取り込むことができるテキストファイルを提供することが可能である。
気象データの請求、遅延追尾補正ツールの処理依頼は、共同利用観測時に割り当てられるコンタクトパーソンを通して対応する予定である。
なお、データに関する細かいバグなどについては、VERA データ解析の Web
ページを作成するのでそちらをご覧いただきたい。遅延追尾補正ツールなど、各種ツールのリリースについても Web ページ上で案内していく予定である。

参考資料

VERA Web page（VERA に関する情報全般）: http://veraserver.mtk.nao.ac.jp
VLBA Calibrator Survey （VLBA キャリブレーターカタログなど）:
http://www.aoc.nrao.edu/vlba/html/vlbahome/observer.html
Arcetri Maser Survey （水メーザーのカタログ）:
Valdettaro et al. 2001, A&A, 368, 845
J-Net Web page （J-Net、野辺山、鹿島の VLBI 情報、フリンジファインダーの情報など）: http://www.nro.nao.ac.jp/~miyaji/Jnet/
AIPS （解析ソフト AIPS に関する情報）: http://www.aoc.nrao.edu/aips/

32

表 10: 連絡先

氏名

メールアドレス

分野

小林 秀行
川口 則幸
亀谷 收
柴田 克典
田村 良明
廣田 朋也
本間 希樹

hkobaya@hotaka.mtk.nao.ac.jp
kawagu@hotaka.mtk.nao.ac.jp
kameya@miz.nao.ac.jp
k.m.shibata@nao.ac.jp
tamura@miz.nao.ac.jp
tomoya.hirota@nao.ac.jp
honmamr@cc.nao.ac.jp

プロジェクト統括、アンテナ、相関器システム全般、受信機、デジタル系
観測局全般
観測運用、スケジュール作成
測地システム
単一鏡性能
位相較正、データ解析

33