再电离射电干涉观测中波束误差的表征
天体物理仪器与方法
2022-06-22 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
在21厘米干涉实验中，一个限制性的系统效应是由天空与仪器耦合引起的色度性。这种耦合来源于仪器的主波束；因此，以极高精度了解波束十分重要。在此我们展示了如何利用波束模型数据库来表征已知的波束不确定性。在这篇介绍性工作中，我们聚焦于由站内物理偏移和/或失效天线引起的波束误差。我们使用公开代码OSKAR生成一个由256个天线在35米圆周内规则排布形成的“理想”SKA波束，以及一个对失效/偏移天线分布进行采样的大型“扰动”波束数据库。我们使用主成分分析(PCA)和核主成分分析(KPCA)对波束误差（“理想”减去“扰动”）进行分解。使用20个分量，我们发现与假设理想波束相比，PCA/KPCA能将我们数据集中波束的残差降低60-90%。利用宇宙信号加前景的模拟观测，我们发现假设理想波束会在二维功率谱的EoR窗口中导致1%的误差，在楔形区域导致10%的误差。当使用PCA/KPCA表征波束不确定性时，功率谱中的误差在EoR窗口缩小至低于0.01%，在楔形区域小于1%。我们的框架可用于表征并进而边缘化波束中的不确定性，以实现稳健的下一代21厘米参数估计。
引用
@article{arxiv.2201.10798,
title = {Characterizing Beam Errors for Radio Interferometric Observations of Reionization},
author = {Ainulnabilah Nasirudin and David Prelogovic and Steven G. Murray and Andrei Mesinger and Gianni Bernardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.10798},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 9 main figures