射电干涉数据的谱叠加
星系天体物理
2023-07-12 v1
摘要
即使在配备了最新一代的（亚）毫米波干涉仪（如 ALMA 和 NOEMA）的情况下，在星系外研究中对明亮低 J CO 跃迁之外的分子谱线发射进行成图仍然具有挑战性。我们总结并测试了文献中用于恢复低强度分子谱线发射（如外部星系中的 HCN(1-0)、HCO+(1-0) 甚至更微弱谱线）的谱叠加方法。目的是研究该叠加技术应用于成图干涉观测时的能力和局限性。谱叠加的核心思想是将低信噪比（S/N）谱线的光谱对齐到一个已知速度场，该速度场由预期与微弱谱线共享动力学特性的高信噪比谱线（例如 CO(1-0) 或 21-cm 发射）计算得出。然后，这些对齐的光谱可以进行相干平均，以产生潜在的高信噪比谱叠加。在这里，我们基于真实的 CO 观测，使用了在不同信噪比水平下成图的模拟干涉和总功率观测。对于结合的干涉和总功率数据，我们发现谱叠加技术能够在大部分探测到高信噪比先验的区域中，即使在低信噪比水平下也能恢复积分强度。然而，当对低信噪比发射的仅干涉仪数据进行叠加时，叠加结果可能会丢失高达 50% 的微弱谱线发射。本分析的一个关键结果是，谱叠加方法能够在低信噪比数据立方体中恢复真实的平均谱线强度，并准确测量恢复谱线的统计显著性。为了促进该技术的应用，我们提供了一个名为 PyStacker 的公开 Python 包。
引用
@article{arxiv.2305.10240,
title = {Spectral Stacking of Radio-Interferometric Data},
author = {Lukas Neumann and Jakob S. den Brok and Frank Bigiel and Adam Leroy and Antonio Usero and Ashley T. Barnes and Ivana Bešlić and Cosima Eibensteiner and Malena Held and María J. Jiménez-Donaire and Jérôme Pety and Erik W. Rosolowsky and Eva Schinnerer and Thomas G. Williams},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.10240},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 10 figures, accepted for pub in A&A, Apr 28, 2023