Коротко — какие типичные систематические ошибки и артефакты в VLBI при картографировании галактик и как их корректируют.
1) Фазовые и временные задержки (clock, геометрия, инструмент)
- Причина: ошибки положения антенн, часы, некорректная модель задержек.
- Признак: фазовый наклон по частоте и/или времени.
- Коррекция: глобальная/локальная fringe‑fitting (решение для задержки $\tau$ и скорости $\dot{\tau }$); геодезические блоки для улучшения позиций станций; применение поправок модели при корреляции.
- Формула фазы: $\varphi (\nu ,t)=2\pi (\tau \nu +\dot{\tau }t)+\dots$.
2) Ионосферные и тропосферные ошибки
- Причина: ионосфера — дисперсивная задержка $\propto {\nu }^{-2}$; тропосфера — недисперсивная задержка (водяной пар).
- Коррекция: ионосфера — TEC‑карты / двухчастотная калибровка; тропосфера — водяной пар радиометры, моделирование zenith delay и слепая калибровка (phase referencing, геодезические решения), короткие интеграции.
- Модель ионосферы: ${\tau }_{\text{iono}}\propto \mathrm{TEC}/{\nu }^2$.
3) Амплитудная калибровка (Tsys, gain, SEFD)
- Причина: ошибки измерения $T_{\text{sys}}$, кривые усиления, плохая калибровка амплитуды.
- Коррекция: априорная калибровка по $T_{\text{sys}}$ и коэффициентам усиления; корректировка шкалы по ярким калибраторам; амплитудная self‑calibration.
- Вспом. формулы: $\mathrm{SEFD}=\frac{2k{T}_{\text{sys}}}{A_e}$, шум: $\sigma =\frac{\mathrm{SEFD}}{\sqrt{2\Delta \nu \tau }}$.
4) Поляризационные утечки (D‑terms) и перекрестная поляризация
- Причина: несовершенная разделённость поляризаций в приёме.
- Коррекция: наблюдения каллибратора при разных параллактических углах; решение D‑term и поправка кросс‑поляризаций; абсолютная калибровка поляризации по известным источникам.
5) Полосовая (bandpass) и частотные нелинейности
- Причина: амплитудно‑фазовые изменения по частоте.
- Коррекция: bandpass calibration (амплитуда и фаза по каналу), использование сильного плоского калибратора.
6) Временное и частотное «smearing» (интеграция/ширина канала)
- Причина: усреднение по времени $\Delta t$ и частоте $\Delta \nu$ вызывает радиальное размытие и потери яркости вне центра поля.
- Коррекция: укрупнение числа каналов и сокращение интервала усреднения; корректная установка correlator averaging; имиджирование с широкой частотной синтезой (MFS) при необходимости.
- Бихевиор: ослабление $\sim$ sinc‑профиль по удалению от центра.
7) Ограничения uv‑покрытия (пробелы, отсутствие коротких баз)
- Причина: дырки в uv‑плоскости → сайдлоб‑структуры и потеря больших масштабов.
- Коррекция: multi‑scale CLEAN, MEM, регуляризация (RML), комбинирование с одиночными тарелками (zero spacing), использование разных взвешиваний (natural/uniform/Briggs) и taper для подавления боковых лепестков.
8) Дефекты деконволюции — CLEAN‑артефакты (clean bias, отрицательные кольца, реставрация)
- Причина: неверные маски, чрезмерное или недостаточное число итераций, простая точечная модель источника.
- Коррекция: применение multi‑scale CLEAN, отлаживание масок, использование регуляризованных методов (MEM, RML), контроль конвергенции и проверка на симуляциях.
9) RFI и неверные данные
- Причина: помехи линиями связи, локальными источниками.
- Коррекция: флаггинг, статический и динамический флаггинг по частоте/времени, автодетекторы RFI.
10) Поле‑вырожденность (wide‑field effects): несоответствие плоскости источника (w‑term)
- Причина: большое поле зрения, неучтённый w‑терм.
- Коррекция: w‑projection / w‑stacking / faceting при имиджировании.
11) Системные ошибки коррелятора и EOP/модель Земли
- Причина: неправильные Earth orientation parameters, нестандартные модели.
- Коррекция: применение обновлённых EOP/рефайнмент модели, при необходимости повторная корреляция.
Практическая последовательность корректировок (обычно):
1) RFI‑флаггинг, априорная калибровка амплитуды по $T_{\text{sys}}$ и gain.
2) Bandpass‑калибровка.
3) Fringe‑fitting (локальная/глобальная) — корректировка задержек и скоростей.
4) Фазовое self‑cal (в несколько шагов, начиная с длинных интеграций), затем амплитудное self‑cal.
5) Деконволюция: multi‑scale CLEAN или другие методы; проверка разных взвешиваний и taper.
6) Поляризационная калибровка и итоговая проверка яркостей/астрометрии (закрепление по калибратору).
Полезные инструменты и проверки: closure‑функции (closure phase/amplitude) для выявления нерешаемых системных ошибок: ${\Phi }_{ijk}={\varphi }_{ij}+{\varphi }_{jk}+{\varphi }_{ki}$ — независимы от станционных фаз; сравнение с моделями и симуляциями, jackknife‑тесты и проверка стабильности решений.
Если нужно — могу дать краткую памятку команд/задач для AIPS/DiFX/CASA (FRING, BPASS, CALIB, CLEAN, tclean с w‑projection и MS‑MFS).