Автоматизированная обработка и статистические характеристики обзора неба на РАТАН-600 тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ Стр.

ГЛАВА I. ПРИЕМ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

§ 1.1 Параметры радиотелескопа

§ 1.2 Этапы обработки информации

§ 1.3 Использование имеющейся информации

§ 1.4 Вычисление потока радиоисточника на склонении

§ 1.5 Вычисление прямого восхождения радиоисточника

§ 1.6 Вычисление потока и склонения радиоисточника

§ 1.7 Подготовка информации к обработке

§ 1.8 Объединение наблюдений источников на одном склонении

§ 1.9 Программа вычисления потока и склонения радиоисточника

§ 1.10 Программа отождествления источников Зеленчукского каталога с объектами Мй$Ье% ¿с£

§ 1.11 Построение спектров отождествленных радиоисточников

ГЛАВА П. КАТАЛОГ И СТАТИСТИКА РАДИОИСТОЧНИКОВ

§ 2.1 Характеристика Зеленчукского каталога на частоте

3.9 ГГц

§ 2.2 Контроль работы системы

§ 2.3 Точность определения потока. $2.5 Число ложных источников

§ 2.6 Подсчет радиоисточников

§ 2.7 Подсчет радиоисточников, обнаруженных при сканировании по одному склонению

§ 2.8 Распределение спектральных индексов.

§ 2.9 Зависимость подсчетов радиоисточников на частоте

3.9 Ггц

Таблица 3. Зеленчукский каталог радиоисточников на Стр. частоте 3.9 Ггц

ШВА Ш. ЗАВИСИМОСТЬ СТАТИСТИКИ РАДИОИСТОЧНИКОВ ОТ ЧАСТОТЫ

§ 3.1 Экспериментальные факты.

§ 3.2 Генерация искусственного каталога радиоисточников

§ 3.3 Расчет статистики источников каталога на частоте V

§ 3.4 Сравнение экспериментальных и рассчитанных подсчетов

§ 3.5 Спектральный индекс-поток.

§ 3.6 Распределение спектральных индексов: эксперимент и расчет

§ 3.7 Подсчеты источников с крутыми и некрутыми спектрами

§ 3.8 Обсуждение результатов вычислений

§ 3.9 Кратко о двойном радиоисточнике

§ 3.10 Почему мало источников с уплощенным спектром?.

§ 3.11 Форма в области сильных потоков

Актуальность работы

Надежды шестидесятых годов на то, что радиообзоры неба позволят в короткий срок выяснить модель Вселенной, не оправдались. Тем не менее, изучение многих тысяч открытых радиоисточников позволило приблизиться к пониманию их природы, продвинуться вперед в познании структуры и эволюции Вселенной.

Пробуждение в семидесятые годы интереса к обзорам связано с тем, что продвижение работ в сантиметровый диапазон и в область слабых потоков позволили получить ряд новых результатов: резкое уплощение зависимости Л^) на слабых потоках и ее зависимость от частоты, появление зависимости спектрального индекса от потока, появление значимого различия А ($) от спектрального индекса. Единого мнения о природе этих явлений, тесно связанных со строением Вселенной, пока нет.

В настоящее время наиболее обширные обзоры в сантиметровом диапазоне проведены в Паркое на частоте 2700 мгц. Обзоры полны до 0.25-0,5 ян в зависимости от зоны наблюдения и содержат несколько тысяч источников, большинство из которых в дальнейшем исследовались на 5000 мгц.

Ряд обзоров проведено ъА/НкО на 5000 мгц. В них открыто около 1000 радибисточников с потоком больше 0.6 ян. Многие источники из этих обзоров в дальнейшем были просмотрены на частоте 10.7 Ггц.

Результаты этих работ продемонстрировали острую необходимость продвижения обзоров в коротковолновую часть сантиметрового диапазона и понижение их предельного потока. Получение значимых результатов радиоисточников подразумевает наличие больших списков , а следовательно, просмотра значительной части небесной сферы. Именно эту задачу призван решать Зеленчукский обзор.

Обзор проводится одновременно на трех частотах 3.9 Ггц, 8.7 Ггц и 1Ц-Л Ггц. Такая методика проведения оо'зора позволяет получать полные выборки радиоисточников с мгновенными спектрами, что важно именно на сантиметровых волнах.

Большой объем информации, поступающей с телескопа, подразумевает использование вычислительной техники как в процессе проведения обзора, так и в дальнейшей обработке, максимально освобождая человека от этой рутинной работы. Несмотря на то, что обзоры проводятся уже более 20 лет, методика и алгоритмы обработки в отечественной и зарубежной литературе освещены скудно, Поэтому формализация процесса обработки от приема сигнала до выдачи каталога радиоисточников весьма актуальна.

Цель работы

Целью работы являлось; разработка методики и алгоритма определения потоков и координат радиоисточников, выделенных в процессе обработки поступающей с телескопа информации в реальном масштабе времени, реализация алгоритма на ЭВМ и обработка материалов Зеленчукского обзора на частоте 3900 мгц. Далее, используя полученные результаты и материалы известных обзоров,исследовать зависимость статистики радиоисточников от частоты.

Содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

- 103 -Заключение

Многолетняя работа лаборатории РАТАН-600 по созданию приемной и регистрирующей аппаратуры, разработки идеалогии об&ора и методики обработки его материалов,проведение многочастотного обзора и размышления над полученной информацией позволили получить интересные результаты, частично отраженные в представленной работе, Ниже - их краткое перечисление:

1. Разработана методика и алгоритм второго этапа обработки обзора неба. Алгоритм реализован на ЭВМ БЭСМ - Ш.

2. Проведена обработка материалов Зеленчукского обзора на частоте 3900 мгц в области склонений - 5°50 . Получен каталог, содержащий 585 источников, из которых 273 новых.

3. Проведен анализ статистики источников Зеленчукского обзора, подтверждены полученные в других обзорах зависимости спектральный индекс-поток, различие П источников с крутыми и уплощенными спектрами, возрастание среднего спектрального индекса с увеличением частоты.

Стыковкой подсчетов источников зеленчукского и откорректированного глубокого обзоров получена на 3900 мгц от нескольких мЯн и 10 Ян.

5. Показано, что эффекты, перечисленные в пункте 3, а также изменение п($) с ростом частоты объясняются тем, что диспесия распреде ления спектральных индексов больше нуля и зависимость ¡п(З') отлича ется от степенной. б. Высказано и обоснована предположение, что большинство внегалактических радиоисточников принадлежит одной популяции. Для объяснения сосуществования в одной популяции источников с крутым и уплощенным спектрами высказывается предположение и выдвигаются аргументы в его пользу, что источники эти имеют двойную структуру, наблюдаемые характеристики которой зависят от ее пространственной ориентации относительно наблюдателя.

7. Показано, что в формировании крутого участка в области сильных потоков значительную роль играет ограничение потоков радиоисточников некоторой максимальной величиной, а также разоросом их спектральных индексов.

Практическая ценность работы.

Разработанная методика и применение ее при обработке материалов обзора позволили накопить опыт машинной обработки информации. Его использование позволит оперативно получать списки радиоисточников просмотренных участков небесной сферы.

Опубликованный каталог может служить основой для дальнейших исследований.

Кривая подсчетов на частоте 3900 мгц, полученная в результате стыковки Зеленчунекого и глубокого обзоров, перекрывающая диапазон потоков от нескольких мЯн до 10 Ян может быть использована в космологических исследованиях.

Объяснение таких наблюдательных фактов как изменение н(£) с частотой, зависимости о1($) и зависимости кривой подсчетов от с>1 важно для понимания эволюции радиоисточников.

Может быть, предположение, что внегалактические радиоисточники принадлежат к одной популяции позволит завершить виток эволюции и вернуться к более простой картине окружающего мира, приблизит к пониманию природы радиоисточников.

Полученные результаты могут быть использованы в Институте космических исследований АН СССР, Специальной астрофизической обсерваторией и, автор надеется, в Королевской Гринвичской обсерватории и Милдардской радиоастрономической обсерватории.

Личный вклад автора

Под руководством автора выполнена разработка и изготовление приемной аппаратуры для проведения обзора неба на РАТАН-600 в диапазонах 3900 мгц, 8700 мгц и 14400 мгц.

Автор принимал активное участие в проведении обзора небесной сферы в области склонений 0° - 5°50.

Разработка методики и обработка материалов обзора на ЭВМ выполнена автором совместно с А.Г. Горшковым.

Анализ и интерпретация особенностей статистики радиоисточников в сантиметровом диапазоне выполнены лично автором. Автором высказано и обосновано предположение, что большинство внегелектических радиоисточников составляют одну популяцию, популяцию двойных радиоисточников.

1. Гиндилис Л.М. ,Есепшша H.A. ,Кардашёв К.С. - 0 работе антенны переменного профиля с плоским перископическим отражателем. -Известия ГАО (Пулково) ,1972, 188,С.54-57.

2. Гиндшшс JI.í.l. ,Кардашёв H.G. Обзор неба с помощью радиотелескопа РАТАН-600. Известия ГАО (Пулково),Js 188,с. 184-187.

3. Амирханян В.Р. ,Кошшкова Б.К.,Лазуткин А.И. Приёмная аппаратура для проведения обзора неба на РАТАН-600 в сантиметровом диапазоне длин волн. Астофиз.Иссл.(Изв.САО),I980,t.I2,c.I5I-I55.

4. Ларионов Ы.Г.,Никаноров A.C.,Капусткин А.А.,Хромов О.И. Система сбора и обработки данных радиообзоров на РАТАН-600. Астроф. Иссл.(Изв.CAO),т.14,с.II4-II7.

5. Горшков А.Г.,Хромов О.й. Обнаружение дискретных источников радиоизлучения на фоне аппаратурных шумов. Астрофиз.Иссл. (Изв.CAO),1981,т.14,с.15-23.

6. Шеетаков К.С. Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех. Москва,Советское радио,1967,с.3-345.

7. Бюллетень "Всемирное время",СССР,1980,январь-март.

8. Бюллетень "Всемирное время",СССР,1980,апрель-июнь.9# Ulvestad J.,Jonston К.»Perley R.,Fomalont E. A VLA survey of strong radio sources. Astron.J.,1981,v.86,p.1010-1035.

9. Амирханян В.P.,Горшков А.Г.Дапусткин A.A.,Конникова В.К.,Лазуткин А.Н.»Ларионов Ы.Г.,Никаноров A.C.,Сидоренков В.Н.,Уголь-кова Л.С.,Хромов О.И. Обзор небесной сферы на частоте 3.9 гГц в диапазоне склонений 4 5 50. - Сообщения CAO, 1982,в.36, с.50-79.

10. Bolton §.G.»Shimmins A.J.,Wall J.V. The Parkes 2700 MHz survey (tenth part) supplementary catalogue for the decllnatioh zone 4°- 25 Austral.J.Phys.Astrophys.Suppl.,197534,p.63-83»

11. Wright A.E.,Jauncey D.L.,Bolton J.G.»Savage A. The Parkes 2700 MHz survey:a resurvey at the ¿4° declination zone. -Austral.J.Phys.,1982,v.35,p.177-206.

12. Конникова В.К.» Амирханян B.P.»Сидоренков В.Н.Дромов О .И. Мгновенные спектры радиоисточников Зеленчукского обзора. -Письма в AjI , 1981, т. 7, с .209-214.

13. Pauliny-Toth I.I.K.»Kellermann K.I.,Davis M.M. »Fomalont Е.В.»

14. Shaffer D.B. The HRAO 5 GHz radio sources survey - II.Theъ140.ft 2nstrong","intermediate" and "deep" source surveys.- Astron.J.,1972,v.77,p.265-284.

15. Амирханян В.Р.,Горшков А.Г. Статистика источников Зеленчукского обзора на 3900 мГц. Письма в Aii,т.9,1983»с.535-538.19« Wall J.V. An estimate of the counts of faint radio sources at 5 GHz. Mon.Ifot.R.astr.Soc. ,1978,v.182,p.381-393.

16. Wall J.V. ,Pearsom T.J.,Longair M.S., Models of radio source evolution II. The 2700 MHz source count.Mon.Hot.R.astr.Soc., 1981,v.196,p.581-597.21 .Douglas J.IT. The Texas survey preliminary + 18.5° sjrip. -Publications in astronomy,1980, 17*

17. Machalski J. An analysis of the cosmological evolution of radio sources I. Spectral - index dependent count of sources and spectral index distributions at 1400 MHz. - Astron.Astro-phye. Suppl.,1980,v.41,p.323-328.

18. Pauliny-Toth I.I.K.»Kellermann K.I. The ША0 5 GHz radio sources servey III. The 140-ft "strong" source survey. -Astron.J.1972,v.77,p»797-809«

19. Machalski J.,Rys S. Further evidence for the strong steepening of median radio spectrum with decreasing intensity of sources selected at 5 GHz. Astron.Astrophys.,v.99,1981,p.388-391.

20. Горшков А.Г.,Конникова B.K. Спектральные характеристики ж подсчёты радиоистошшков Зеленчукского обзора. Письма в Ali, 1981,т.7,с.215-218.

21. Machalski J. An analysis of cosmological evolution of radio sources II. Evolution functions fpr flat- and steep spectrum sources at 1400 MHz. - Astron.Astrophys.Suppl. ,1981,v.43» p.91-98.

22. Kellermann K.I.,Pauliny-Toth I.I.K. Compact radio sources.- Annual Review of astronomy and astrophysics,1981,v.19,373-410,

23. Kellermann K.I.,Pauliny-Toth I.I.K.,Davis M.M. The dependence of radio source counts and the spectral index distributionan frequency» Astrophys.Iett.,1968,v.2,p.105-111•

24. Ekers J.A. The Parkes catalogue of radio sources,declination zone + 20° to 90°. - Austral.J.Phys.Astrophys.Suppl.,1969, Nfl 7,p.3-74.

25. Maslowski J* A Green Bank sky survey in search of radio sources at 1400 MHz II. Spectral propeties of 5C1 and 5C2 sources. - Astron.Astrophys.,1972,v.16,p.197-203.

26. Maslovski J. A Green Bank sky survey in search of radio sources at 1400 MHz III. Positions and flux densities of GB radio sources. - Acta Astron.,1972,v.22,p.227-260.

27. Durdin J.M.,Pleticha D.,Condon J.J.,Yerbury M.J.,Jauncey D.L., Hazard G. The Arecibo 611 MHz multi-beam sky survey .National astronomy and ionosphere center (liAIC) report, 197544.

28. Lawrence C.R.»Bennett C.L.»Garcia-Barreto J.A.»Greenfield P.E., Burke B.P. 5GHz observations of sources in the Arecibo

29. Willis A.G.»Oosterbaan C.E.,De Ruiter H.R. A Westerbork 1415 mHz survey of background radio sources. I.The catalogue, Astron.Astrophys.Suppl.1976,25,p.453-505.

30. Harris B.f.,Kraus J.D. Radio source counts from the Ohio servey. Nature,1970,v.227*p.785-78?.

31. Pauliny-Toth I.I.K.,W±tzel A.,Preuss E.,Kurh H.,Davis m.M. The 5 GHz strong source serveys.IV.¡survey of the area bettween declination 35 and 70 degrees and summary of source counts, spectra.

32. Gopal-Krishna,Steppe H. Spectral index flux density relation for extragalactic radio sources found un metre-wavelength surveys. - Astron.Astrophys.,I982,v.II3,p.I50-I55.

33. Амирханян В.P.,Горшков А.Г.»Капустшш А.А.»Лазуткин А.И.,

34. Ларионов А.С. »Кошшкова В.К. »Ншсаноров А.С.,Сидоренков В,Н., Уголькова Л.С.,Хромов О.И. Обзор небесной сферы на частотах 8.7 гГц и 14.4 гГц в диапазоне склонений 0 - 4 . - Астрон.Ж.,1981,т.58»стр.717-724.

35. Амирханян В.Р.»Горшков А.Г.,Капуеткин А.А.»Конникова В.К.,Ла-зутшш А.II. »Ларионов к.Г. , Ншсаноров А.С. »Сидоренков В.Н.» Уголькова Л.С.,Хромов О.И. Обзор небесной сферы в диапазоне склонений 4-6 . Астрон.Ц. ,}£ 1157,1981,стр.2-5.

36. Mon.Not.fi.astron.Soc.,I978,v.184,p.149-157•

37. Келлерманы К.И. Радиогалактики и квазары. Галактическая ивнегалактическая радаоастрономия»1976»стр.496-54-7.

38. Соболева Н.С. Многочастотные распределения радиояркости для 47 радиогалактик в сантиметровом диапазоне волн.1. -Астрофизические исследования,I981,т.14,стр.50-113.

39. Browne I.W.A. ,Огг M.J.L.,Davis E.J. »Foley A.,Muxlow Т.йг.в.,

40. Thomassom P. Jodrell Back MTELI observations of nine core dominated sources at 408 MHz. Mon.Not.E.astron.Soc.,1982, v.198,p.675-688.

41. Соболева H.C. ,Темирова А.В.,Тимофеева Г.М. ,Алиакйеров К.Д.

42. ЗС 84.Пятиминутное гало и поиск следов рассеяния радиоизлучениякомпактного центрального источника рентгеновским гало.

43. Письма в А.Ж,,1933,т.9,стр.585-590. 57» Ойг M.J.L.,Browne I.W.A. Eelativistic beaming and quasarstatistics. "on.Hot.E.astron.Soc.,I982fv.200,p.I067-I080.

44. Marscher A.P. Eelativistic ¿jets and the continuum emission in QSO. Astrophys.J.,v.255,1980,p.386-391.

45. Шкловский Й.С. 0 возможном вековом изменении потока и спектра радиоизлучения источника 1934-63. Астрон.Ж.,1965, т.42,стр.30-34.

46. Ковалёв Ю.А. 0 природе потенциальной переменности источников с плоскими спектрами. ХУ Всесоюзная конференция по галактической и внегалактической радиоастрономии,1983,стр.39.

47. Ковалёв Ю.А.,Михаилуц В.П. Эволюция радиоизлучения нестационарных источников в модели "ёжик". Астрон.Ж.,т.57,696-706.- из

48. Курильчик В.Н. О природе квазистационарной составляющей сантиметрового излучения переменных радиоисточников. -Астрой.Ж.Д978,т.55,стр.286-291.

49. Озерной Л.М.»Улановский А.Э. К теории радиопеременности ядер галактик и квазаров. Астрон.Ж.,1974»т.51»стр.8-19.

50. Longair M.S. On interpretation of radio source counts. -Mon.Not.E.astron.Soc.,1966,v.133»p.421-436.