VERA試験観測結果報告
QSO-pair
3C345&NRAO512
猪俣 則智（鹿児島大学）
小林秀行（国立天文台）
榊原誠一郎、面高俊宏（鹿児島大学）
VERAプロジェクトチーム、鹿大VERAグループ

発表内容
１：3C345&NRAO512観測について
２：1000系での2ビーム観測
３：2000系での2ビーム観測
４：1000系と2000系の比較・まとめ
５：スイッチング観測との比較
６：まとめ・今後の課題

3C345&NRAO512観測について

目的
・2ビーム位相補償VLBIの立ち上げとその精度の検証
・メーザー源の年周視差や固有運動を測定する際に位置基準となるクエーサー自身の位置（輝度ピーク）の不動性の確認

観測概要
VERA, 22GHz

VERA, 22GHz（従来の解析方法によるマップ）（従来の解析方法によるマップ）

約0.5度
4mas

4mas

3C345 (z=0.59)
活発なジェットの放射がある。
2Jyほどあり、十分強い。

NRAO512 (z=1.66)
500mJy程度。強度や輝度分布ともにほとんど変化がなく、単純な構造の天体。

今回のような試験観測には最適の組み合わせ。
十分強い3C345を参照電波源とした。

これまでの経緯
・昨年のユーザーズミーティングが行なわれた時点
では、DIR-1000系、2000系ともに位相補償イメージングを成功させるところまでは至っていなかった。

今回、2Beam位相補償イメージングにDIR1000系・2000系ともに成功!!

DIR-1000系について

DIR-1000系での観測・２Beamによる位相補償VLBI。
観測周波数は22GHz帯。
・記録系
レコーダー

DIR-1000

DIR-2000

量子化ビット数

2bit

2bit

帯域（各ＩＦ）

16MHz

16MHz

2IF

16IF

ＩＦチャンネル数

解析と相関処理
・ふたつの受信系統間に生じる装置的起因のdelay較正位相雑音源を使い各局で求める。 → 解析ソフトウェア上で補正。

・三鷹FX相関器

これまで大きな遅延残差を生じさせていた。
（2003年秋季学会）

相関器出力のdelay残差
大気による遅延時間追尾に誤りがあったことが原因。
（最大100ナノ秒ほどの残差）

修正後、残差は格段に小さくなった。

NRAO512のビジビリティ
位相補償前後360度
位相補償
2003年8月のデータ

ビジビリティ位相の大気による揺らぎが除去され、系統的な変化が見て取れるようになった。

結果（位相補償されたマップ）
2003年8月

2003年9月

2004年3月

NRAO512のphase-trackingcenter付近に輝度ピークが現れた。
2003年9月
2003年10月
2004年2月DIR-2000系について

DIR-2000系での観測
・２Beamによる位相補償VLBI。
観測周波数は22GHz帯。
・記録系
レコーダー

DIR-1000

DIR-2000

量子化ビット数

2bit2bit

帯域（各ＩＦ）

16MHz

16MHz

2IF

16IF

ＩＦチャンネル数

Delay-Splitとrate-drift問題
Delay-Split

Rateのドリフト

観測中に100mHz前後の大きなRate残差のドリフト

Delayが2つにわかれる

相関器出力のdelay残差（r03282b)

相関器出力のrate残差（r03327a)

相関器周りの改修
記録系と相関器の間でのデータの受け渡しの同期を正しく確立できるようになった。
Delay残差

改修前後で、Delay、Rateともに残差が非常に小さくなった!!
Rate残差Rate残差改修後

改修前

Delay残差

位相補償された
NRAO512のビジビリティ

位相補償された
NRAO512のビジビリティ位相を正しく校正できるようになった!!

改修前のvisibility（r03327a)

改修後のvisibility（r03327a)結果（位相補償されたマップ）
1000系と同様にNRAO512のphase-tracking center付近に輝度ピークが現れた。

2004年9月

輝度ピークの位置は、1000系の結果と一致!!

1000系と2000系 まとめ

感度の比較(バンド幅合成)
Fringe Fittingを行った際のdelay残差とSNRのプロット
赤が1IF(16MHz帯域)で青が8IF(128MHz帯域)である。

およそ2.8倍
SNRが向上!!

10ns
遅延を数ナノ秒の精度で決定!!
Delay残差Fringe fitting の SNR

位置の比較
3C345に対するNRAO512の位置をPhase-Trackingcenterからのずれで表した。

1500

DI R - 1 0 0 0
DI R - 2 0 0 0
1000

・現状の相関器出力では、500μas程度の位置決定精度

De c



3 C3 4 5 & NR AO 5 1 2 の相対離角(P h ase - t r ac kin g c e n t e r から のず れ)・DIR2000とDIR1000で得られた結果はとりあえず一致

500

500 μas

DIR2000については、更に精度を確認する為にデータを解析中

500 μas

0
1500

1000

R .A5000( μ as )スイッチング観測残された問題点
一方で、VERAの観測結果と他の文献が示す相対離角は若干のずれがある。（赤経方向に400μas程度)
3 C 3 4 5 & NRAO5 1 2 の座標値の差(相関器遅延追尾座標との差)

ICRFの結果

1000(K帯)

500(S/X帯)01500 1000 500
R.A(μas)0Dec(μas)

1500
観測周波数帯の違い?
ＶＥＲＡ特有の問題?

VERAの結果

Antenna Fast-Switchingによる1ビームの相対VLBI＜目的＞
他の文献との位置ずれの原因を、受信機をアンテナの中心に置いたFast-Switchingによる1ビーム相対
VLBI観測との比較によって検証。
位置ずれがVERA固有の問題かどうかを切り分ける。

Switching観測の結果
3C 345& NRAO512の相対離角(Pha s e-t ra ck ing cent er からのず れ)

1500
DIR-1000
DIR-2000
Swit hing

VERAの観測結果

IC RF

1000
D ec

ICRFの結果

500500 μas

500 μas1500

これまでの2ビーム観測の結果とほぼ一致!!

1000

R.A

Switchingの観測結果
05000(μas)

位置ずれの原因は・・・
Antenna Fast-Switchingという確立された手法による相対VLBIの結果とVERA特有の2Beamによる相対VLBIの結果が一致。

位置ずれの原因はVERAのシステムではなく、観測周波数帯の違いや相関処理における遅延追尾と(u,v,w)の計算結果の違いであると考えられる。

今後の課題さらなる精度向上の為に・・・

遅延追尾モデルの高精度化
・相関処理の際のアプリオリ計算プログラムにバグがあることがわかっており、そのバグによって位置決定精度が劣化している。
・三鷹FX相関器の遅延追尾の精度では10μasを達成するには不十分であり、さらに精度の高い遅延追尾補正をおこなう必要がある。
→ (u,v,w)再計算プログラムの検証

天頂大気遅延の精密な推定
大気wet成分による天頂遅延誤差〜 最大で10cm程度
今回のペア(離隔0.5度)では100μas程度の位置ずれに相当⇒モデルフィッティング・測地観測・GPSなど何らかの方法でこれらを正しく推定することが必要。

⊿SecZ効果が見えている?

局位置の精度
現状でVERA各局の位置の決定精度は30~40mm(GPSの観測によって決定された値)
この局位置の決定精度によって、3C345ペア(離隔0.5deg)〜30μasの位置誤差⇒ VERA網内の測地VLBI観測による局位置の高精度化が必要

まとめ

まとめ
・VERAによる2Beam位相補償にDIR1000系・2000系ともに成功!!
位置決定精度は、現状の相関器出力で500μas程度
Fast-Switchingと2Beamの結果が一致することも確認

・今後さらに精度を向上させるために。
＊より精度のよい遅延追尾計算＊天頂大気遅延の精密な推定＊局位置の決定精度

etc…

おわり