21厘米功率谱分析中干涉测量的网格化精度需求
天体物理仪器与方法
2019-10-16 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们分析了可见度的射电干涉测量网格化的精度，旨在量化由网格化引起的再电离纪元(EoR) 21厘米功率谱偏差，最终确定不同成像算法和网格化设置对于21厘米功率谱分析的适用性。我们模拟了真实的 LOFAR 数据，并利用卷积网格化与 w-stacking、w-projection、图像域网格化以及无 w 校正构建了功率谱。将这些功率谱与直接傅里叶变换的数据进行比较。我们量化了过采样、核大小、w 量化、核窗函数以及图像填充的影响。网格化多余功率通过前景减除策略（其中前景已使用高斯过程回归减去）以及前景规避策略进行测量。利用所测试的方法构建偏差显著低于预期 EoR 信号的功率谱是可能的，但这需要核过采样因子 > 4000，并且在使用 w 校正时，需要 > 500 个 w 量化层级。这些数值高于成像中使用的典型值，但在计算上是可行的。核大小与填充因子参数较不关键。在测试的方法中，图像域网格化以最短的成像时间展现出最高的精度。LOFAR 的21厘米功率谱结果不受网格化影响。图像域网格化总体上是用于21厘米 EoR 实验（包括未来的 SKA EoR 分析）最合适的算法。尽管如此，经调参的卷积网格化仍能提供充足的精度。这对于用于宽视场成像的 w-stacking 同样成立。w-projection 算法由于核过采样需求而不太适用，而分面方法由于导致的空间不连续性而不适用。
引用
@article{arxiv.1908.11232,
title = {Precision requirements for interferometric gridding in 21-cm power spectrum analysis},
author = {A. R. Offringa and F. Mertens and S. van der Tol and B. Veenboer and B. K. Gehlot and L. V. E. Koopmans and M. Mevius},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.11232},
year = {2019}
}
备注
Accepted for publication in A&A ; abstract abridged