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10

山口

電波望遠鏡の号機を用いたシステム
観測

輪島 清昭 藤澤 健太 山口大学大学院理工学研究科
木村 守孝 川合 栄治 情報通信研究機構鹿島宇宙技術センター
年

山口

月

日投稿

電波望遠鏡において、従来設置されていた行い 号機を記録システムのハードウェアの更新を年 月に導入した。この 号機の動作性能を評価するための月に行った。観測は山口

電波望遠鏡および鹿島実施した。データ記録速度

および

電波望遠鏡のでクェーサー

観測を局を用い、周波数および年
での観測を行い、いずれの観測においても相互相関フリンジの検出に成功した。また、積分時間を変化させた観測や各局のサンプリングビット数を ビット

レベル 同士、 ビット

レベル 同士、およびビット 山口局 と ビット 鹿島局 の混合方式に順次変化させた観測においても、理論的に予想されるのとほぼ同
じフリンジ信号雑音比でフリンジを検出した。本稿では今回の観測結果を報告し、
した

はじめに
帯域幅の

乗に比例するため、高速サンプリング

年 月に実施した観測との比較についても併せて報告する。

データ記録技術の導入による観測帯域幅の拡張は

山口局

観測の感度向上の点で重要であり、今日世界の主要なネットワークでは毎秒 ギガビットの山口局に新規に導入したは情報通信研究機構鹿島宇宙技術センターのグループにより開発された観測データ記録システム
、市販の

の仕様で

に、仕様を表標準インターフェイ以上の速度でハードディスクに記録することを可能にはしている。我々はしてシステムを用いて山口

観測を
に成功した

年

倍に、ハードディスク容量が約
であり、

は

倍

号機
システムの駆動に関号機と同じ動作が実現されていることを確認している。

電波望遠鏡による月に実施し相互相関フリンジの検出

後述の観測に先立ち制御用各ソフトウェアの動作試験を行い、以下の 点が正常に機能す。

我々は将来の東アジア
広帯域観測を目指し、を大幅に拡充した号機の写真を図にそれぞれ示す。 号機に比べてメ

モリ容量が約にそれぞれ向上している。

のフォーマットに準拠した観測信号を

電波望遠鏡および鹿島

新規システムの導入

記録速度での観測が定常的に行われている。

ス

月に実施

ので、その結果を報告する。また、今回の観測結果と観測における連続波天体の最小検出感度は観測で

年試験観測結果と今回の観測結果との比較を行う。

号機を

観測網

での

システム用

の性能

年

月に導入した。

これの動作性能を実証するための試験観測を実施した

ることを確認した。
で生成されるれた時刻をを確認した。

11のに記さの時刻として設定できること

表

山口局

号機の仕様

マザーボードメモリ
カード
ハードディスクネットワークのテスト信号を対応、インターフェイスカード

で受信し、ビット配列が正常であることを確認した。
を用いての出力信号を

観測
観測は

年 月

した。観測局は山口およびで記録できることを確認した。また各サンプリングモードで帯域特性を確認した。

波望遠鏡の

日 金

に実施

電波望遠鏡と鹿島

電局である。システム雑音温度は山口局が、鹿島局がであった。総スキャン数は回であり、 スキャン当たりの観測時間は最短で 秒、最長で秒である。上記以外の観測の概要は表に示す通りである。
観測信号は ビット

レベル 量子化によるでのナイキストサンプリング、または ビット
ル 量子化による

レベでのナイキストサンプリングを行っており、観測帯域幅は全てのスキャンでである。観測では以下の目的を達成するため、各局のサンプリングモードを観測時間中に順次変化させ記録した。
各局の記録 以下「モード」と呼ぶ によるフリンジ検出
各局の記録 以下「モード 」と呼ぶ によるフリンジ検出
ビットとビットとの混合相関 以下「モード」と呼ぶ によるフリンジ検出
各局のサンプリングモードの設定を表
図山口局に新規に導入した前面カバーを外した状態

号機の台のハードディスクでを構成しているに示す。

結果
観測では鹿島局、山口局ともに全てのデータを欠損なくファイル記録することができた。相関処理は鹿島
宇宙技術センターで開発されたソフトウェア相関処理

12

プログラム

を用いて行った。全

観測データのうち記録時間が秒のデータの一部

表

表

記録時刻

観測天体

試験観測概要

観測日時

年

観測局
観測周波数
偏波
観測天体

山口

観測時の

鹿島局設定

月

日
、鹿島

右旋円偏波

サンプリングモード設定

山口局設定

モード記号

備考
混合

サンプラによるモード設定表示

合計

秒当たりサンプル数

クロック周波数考察

スキャン について相関処理を行い、その全てで有意な相互相関フリンジを検出した。ただし、ポイン
ティングその他によるフリンジ信号雑音比

本章では今回の観測における各スキャンのフリンジの変動の影響を抑えるため、全観測データのうち

および
リンジ

に取得したデータ 観測天体およびに取得したデータ 観測天体の相関処理結果

のみを後の議論で用いている。上記のデータはいずれ

サンプル当たりビット数

年 月に実施した

観測でのフの比較を行う。
観測のフリンジ

は式

で与えら

れる。

も記録時間が 秒で、鹿島局、山口局ともに記録速度
サンプル当たり ビットのモードで記録を行っている。これらのデータについて積分時間を秒に変化させて相関処理を行うとともに、 ビット量子化されたこれらのデータを相関処理プログラム
において ビット量子化に相当するビットの重み付けに変換し、各局 ないし ビット量子化による相互相
関、および山口局 ビット、鹿島局

ビットの量子化による混合相関処理を行った。相関処理結果の概要を
表

に示す。表

の

番目のコラムは号機 山口局 を用いて山口と鹿島

アンテナとの間での結果であるアンテナ。

時間、量子化効率、および表

月に観測を行った時

また、それぞれの観測によるフリンジ
測のフリンジ年

年を積分月に実施した観に対してそれぞれ比較した結果を

に示す。

ここに、

は観測天体のフラックス密度、

は量

子化効率、

はボルツマン定数、はそれぞれ局の有効開口面積およびシステム雑音温度、は観測帯域幅、 は積分時間である。フリン

ジは式に含まれるパラメタにより決まるが、それらのフリンジに対する効果はそれぞれ以下の通りである。
積分時間長
フリンジ

は積分時間のめ、積分時間長による秒積分に対して対して乗に比例するたの増加は

秒積分が倍、 秒積分が 秒積分に

倍となる。

量子化効率
サンプラへの適正な入力電圧および理想的なしきい値電圧を仮定すると、 ビット

13

レベル およ

モード

表
モード

積分時間

積分時間

表

相互相関処理結果
年の各サンプリングモードおよび積分時間でのフリンジの比の比
積分時間比 量子化効率比 積分時間比 量子化効率比

の比

の比

の比

サンプリングモード 本文第 章参照
積分時間
およびの観測における、同一サンプリングモードの 秒積分での
に対する比
および
の観測における、同一積分時間の ビット量子化相当の重みで相関処理したにおける年 月の観測でのと今回の観測でのとの比
今回の観測での
と
との
の比

び ビット

レベル での量子化効率はアナログ信号に対してそれぞれ約り、 ビットと
効率は約

して

であ

ビットの混合相関による量子化である。よって、量子化効率を考慮

した場合の
対して

および約

はモード
倍、モード

の結果がモードの結果がモード

に
に対

倍となる。

でのフリンジの比はに示す各フリンジね再現しているが観測 観測アンテナだった。鹿島アンテでの開口能率アンテナともに約
アンテナ

倍となる。
比は上記の理論値を概以上の差を持つ結果もあり、観測結果の詳細な吟味には残りの観測データの解析が必要である。
に対する観測天体のフラックス密度測結果から以下のように推測される。

を実施したが、このとき鹿島局で使用したのはナの年の観測と今回の観測との間の効果を定量的に評価することは難しいが、今回の観月に山口 鹿島基線で天体はを考慮すると、フリンジ

年観測との比較
年

表

に対する比

アンテナ、

およびシステム雑音温度
、

アンテナ

と
表

によれば、

のフラックス密度の比較
と

との

は

前後の値を取っている。式ジはフラックス密度に比例するため、今回のよりフリン

観測結果は両天体のフラックス密度の比が

14

の比

程

度であることを示している。

データベー

長、量子化効率に対する効果を概ね再現していた。まス によれば、

の

た、

および

で

の全フラックス密度のうち今回の観測の付近でのを用いて鹿島電波望

電波望遠鏡との間で実施したいずれ観測との比較を行った結果、鹿島局アンテナの開口能もグラフから目分量で読み取り であり、両者の率やシステム等価雑音温度の違いをほぼ反映するフリ

比は約

ンジ

結果はそれぞれ約

および約

年 月に

遠鏡と山口

である。

今回の観測の空間分解能は約
は

であった。

スケールで南西には中心核からの放射が卓越しておりジェット成分を含めた差し渡しのスケールが程度のコンパクトな構造を持っている。観測結果は両者の構造の違いを反映しているのかも知れない。

謝辞
本試験観測を実施するに当たり、事前立ち上げ作業への協力、望遠鏡時間の提供、および観測作業への対応をして下さった情報通信研究機構鹿島宇宙技術セン
ターの皆様に深謝申し上げます。本研究は科学研究費補助金 基盤研究

電波望遠鏡に新規に導入した号機を用いた間で行い、

課題番号

清昭 の支援を受けて行っています。

まとめ
山口

観測を鹿島
記録、

電波望遠鏡との記録、 ビット

号

程度にまで広がったジェットを持ち、中心核成分以外
からの電波放射の寄与があるのに対し、が得られた。以上より山口局の機の信頼性を確認することができた。

参考文献

ビッ

ト混合記録の全てのモードで相互相関フリンジを検出した。各モードでのフリンジの信号雑音比は積分時間

15

輪島 清昭他

代表 輪島

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