VSOP-2 のメーザー源観測性能

ASTRO-G Project

村田泰宏 （ ISAS/JAXA)

メーザ源の観測性能

• 感度• 解像度• 位置精度• 視野• 速度分解能• 速度範囲• 偏波観測性能• そのほか…

Expected Performance of ASTRO-G• Freq. resolution SEFD 7-σ detection with VLBA

8 GHz 205 μas 6100 (4080)Jy 32(23) mJy 22 GHz 75 μas 3600 (2200)Jy 72(50) mJy 43 GHz 38 μas 7550 (3170)Jy 188(107) mJy

• Blue numbers are target at the project book.

Assumption• SEFD=2kTsys/Ae• Bandwidth for VSOP-2, 128 MHz /2bit or 256 MHz/1bit.

( Tsuboi et al. 2007 VSOP-2 Symposium @ Sagamihara)

VSOP VSOP-2 VLBA

アンテナ口径 8m 9.23m 25 m

遠地点高度 21,500 km 25,000km 0 km

軌道周期 6.3 時間 7.5 時間 1 日

偏波 LCP LCP/RCP LCP/RCP

伝送帯域 128 Mbps 1 Gbps 512 Mbps*

観測帯域 (GHz) 1.6, 5, (22) 8, 22, 43 5,8,22,43,86 etc

最大解像度 360 as 38 as 96 as

感度 （ 5/8 GHz) 158 mJy 28 mJy 7.9 mJy

(22 GHz) N.G. 64 mJy 23 mJy

(22 GHz 位相補償 ) (1.5 時間積分）

機能なし 10 mJy 5.3mJy

打ち上げ（予定） 1997 年 2 月 2013 年目標 運用中

VSOP-2 の能力と、 VSOP 、 VLBA との比較

•VLBA の観測帯域は、関連のもののみ。実際は、波長 90cm から 3mm まで 11 バンドある。•VLBA は、観測に協力する地上望遠鏡であるとともに VSOP-2 のライバルと言える。•感度は、相手望遠鏡の能力に依存する。位相補償感度については、参照天体の離隔や強度に依存する。あくまで参考値。

フリンジ検出感度( ペアアンテナ間の干渉縞）

　 ηs : 効率係数 0.5 – 0.9

　 Δν : 観測周波数帯域 (Hz)

　 τff : フリンジ検出のための積分時間 (sec)

　 SEFD: SEDF(Jy) 2 つのアンテナの SEFD が違う場合は、 SEFD= √(SEFD1 x SEFD2)

　 ΔS : フリンジが検出時の雑音強度　 (Jy) 検出するためには、天体強度がこの 7 倍程度必要

　 0.6

　 0.6

観測周波数 8 GHz 22 GHz 43 GHz分解能 205 μas 75 μas 38 μasSEFD 6100 Jy 3600 Jy 7550 Jy

7σ フリンジ検出感度 1 28 mJy 64 mJy 164 mJy

位相補償検出感度 8 mJy 10 mJy 18 mJyイメージ雑音レベル

2

0.038 mJy/beam

0.073

mJy/beam0.126 mJy/b

eam輝度温度感度 2 7.6 x 107 K 1.5 x 108 K 2.5 x 108 K

1 : 検出感度は VLBA25m アンテナ 1 素子と観測した場合。大口径アンテナの場合さらに下がる。2 : 衛星 2 周回（約 12 時間）を VLBA 10 局と共に観測した場合。位相補償なしの場合3 : これらの数字は参考値である。観測条件、天体の構造、参加望遠鏡により変わる。 最終的には個別の観測ごとにあたる必要がある。

VSOP-2 での観測能力 @2007.12

Observing FrequencyObserving Frequency 8 GHz8 GHz 22 GHz22 GHz 43 GHz43 GHz

Target LineTarget Line -------- HH22OO SiOSiO

ResolutionResolution -------- 75 mas75 mas 38 mas38 mas

SEFDSEFD -------- 3600 Jy3600 Jy 7550 Jy7550 Jy

Target TsysTarget Tsys -------- 52 K52 K 65 K65 KFringe detection Sensitivity Fringe detection Sensitivity

7 s, with VLBA 25m 7 s, with VLBA 25m (1km/s line width)(1km/s line width)

-------- 3.8 Jy3.8 Jy 7.0 Jy7.0 Jy

with phased-VLAwith phased-VLA -------- 0.85 Jy0.85 Jy 1..44 Jy1..44 Jy

Phase referencing Sensi-tivPhase referencing Sensi-tivity (90 min., VLBA 25m)ity (90 min., VLBA 25m) -------- 0.56 Jy0.56 Jy 0.74 Jy0.74 Jy

Target Observational parameters(For line sources, 2007.12)

Migenes et al. (1999) のデータから、再解析： Kusuno (2008)

G34.26+0.15 の相互相関スペクトル

CepA 　– 10.1km/s

KP-OV 845km(VLBA)

MK-SC8611km (VLBA)

Mega 1923 M

解像度

　 λcm : 観測波長 (cm) 3.8, 1.3, 0.7 cm

　 Bkmmax : 最大基線長 (km) ～ 30,000 km

　 θHPBW : ビームの半値幅 ( 解像度）　 mas = milli arc second

位置計測精度• 合成ビームに対してどのくらいの精度まで計測で

きるか。 SNR による。Θ ～ θ/ (2 SNR) スペース VLBI は θ が小さいが、 SNR は地上基線より小さい　

• ベースライン誤差による位置決定精度誤差Θ ～ s ・ B / B 　（ s は 参照天体から目標天体までの離角） ～ 21 (s / 2 deg ) (B / 10cm ) (B / 35,000 km) –1 as

• 上記のエラーは、天体構造が単純、大気無視などの場合、実際にやってみてどうか？ 基線が長いほうがいいか、感度がいいほうがいいのか？

視野• 素子アンテナビームサイズ

Θ<</D rad 　～ 120 (/ 1.35cm) (D / 25m ) –1 arcsec

• 帯域による視野Θ＜＜ c /(B ・ ) rad (B=35,000km) ～ 0.014 (/ 128 MHz) –1 arcsec ～ 12.3 (/ 0.143 MHz) –1 arcsec (1km/s @ 43 GHz)

• 積分時間による視野Θ＜＜ /(B ・・ e) rad (e= 1.16 x 10-5 s-1) ～ 3.32 (/ 1.35cm) (/ 1 s) –1 arcsec

• ベースライン誤差による視野Θ＜＜ /(2B) rad (e= 1.16 x 10-5 s-1) ～ 4436 (/ 1.35cm) (/ 10 cm) –1 arcsec ～ 1.23 (/ 1.35cm) (/ 10 cm) –1 deg

速度（周波数）分解能

• 速度分解能は、地上の相関器の仕様で決まる。

• KJJVC128 MHz / 256 k FFT points MAX = 0.5 kHz (3.4m/s @ 43 GHz, 6.8 m/s @ 22 GHz)

• DiFX (Software Correlator @ Australia)– VLBA 4 Gbps– EVN next generation Correlator Any flexibility for frequency resolution

速度範囲• 22 GHz (20.6 – 22.6 GHz)

– H2O JK+K- = 616 – 523 22.23507985 GHz

22,000 ~ -4,920 km/s• 43 GHz (41.0 – 45.0 GHz)

– SiO v=0, J=1-0 43.423858 GHz 16,700 ~ -10,880 km/s– SiO v=1, J=1-0 43.122027 GHz 14,753 ~ -13,000 km/s– SiO v=2, J=1-0 42.820587 GHz 12,740 ~ -15,250 km/s– SiO v=3, J=1-0 42.519379 GHz 10,710 ~ -17,490 km/s

SiO 周波数は McIntosh (2006) より

偏波観測性能

• すべてのバンドで右旋偏波、左旋偏波のどちらも観測できる。

• 直線偏波、円偏波の観測が可能• 目標として　１％以下 （ VLBA並）

• スペクトル線観測の感度を√２向上• Zeeman effect measurement

その他• キャリブレータを観測できます。

– ファーストスイッチング法目標 離角 3 度を 15 秒10 秒程度まで可能 （大気位相の除去は難しいが、 Delay Calib

用天体は観測できる。）

• 帯域内利得偏差 0.5 dB / 128 MHz

• イメージング観測　　スポットのイメージ　　 Dynamic Range 画像ノイズレベル

Time

Target

Slew

Calibrator1cycle