Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://sed.sao.ru/~vo/disser/ch3.html
Дата изменения: Thu Sep 9 19:16:47 2010
Дата индексирования: Mon Oct 1 20:35:18 2012
Кодировка: koi8-r
Поисковые слова: rings
Methods and results of radio cosmology. Chapter 3. Выход на текущий сервер sed.sao.ru            

Методы и результаты наблюдательной радиокосмологии

Диссертация на соискание уч. степени доктора физ.-мат. наук

Глава 3. Разработка базы данных астрофизических каталогов CATS и ее применение для построения и анализа выборок радиогалактик

gzipped PostScript версия здесь, 2005 г.
Начало Введение Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Глава 6 Библиография Приложения

Верходанов О.В.

Специальная Астрофизическая обсерватория

Оглавление

Основные результаты этой главы изложены в статьях рецензируемых изданий Verkhodanov et al., 1997a,b,2000b,2000d; Verkhodanov & Trushkin, 2000; Верходанов и др. 2003b,c,2005c.

3.1. Введение

Как уже отмечалось во Введении данной работы, одним из этапов селекции радиогалактик является анализ континуальных радиоспектров и построение выборки объектов с крутыми спектрами (т.е. когда спектральный индекс α<-0.75, S~να). Для решения этой задачи необходимо сформировать списки объектов по данным из опубликованной литературы и создать процедуры анализа спектров в FADPS. Естественным шагом в процессе выборки данных из различных опубликованных каталогов было построение базы данных используемых списков, выработка принципов каталогизации и создание процедур поиска по различным каталогам.

Таким образом, создание базы данных радиоастрономических каталогов CATS (Astrophysical CATalogs Support System) явилось закономерным этапом развития систем обработки, большого числа архивированных списков обнаруженных источников и появления данных на новых вступивших в строй телескопах с приемниками на дополнительных длинах волн. Острой необходимостью стало построение и расширение континуальных спектров объектов в дополнение к точкам радиоспектра, измеряемым на РАТАН-600, не только при анализе механизмов энерговыделения, но и просто для более точных оценок измеряемых плотностей потоков калибровочных источников в процедуре привязки наблюдений к международной шкале потоков.

Можно выделить следующие предпосылки создания базы данных CATS на момент ее появления в САО в 1993г. (Верходанов, Трушкин, 1994, 1995a,b):

К моменту начала разработки базы данных CATS у авторов было около 30 радиоастрономических каталогов, компьютер IBM PC 386, работающий под OS XENIX (модификация Unix-а), и большое число разнообразных астрофизических проблем, связанных с исследованиями континуальных спектров и требующих решения. CATS организовывалась прежде всего как система поддержки наблюдений, проводимых на радиотелескопе РАТАН-600 (Verkhodanov, Trushkin, 1995; Верходанов, Трушкин, 1995a,b). Именно трудоемкая работа с ``бумажными'' каталогами при обработке и интерпретации наблюдений на радиотелескопе стала побудительной причиной создания радиоастрономической базы данных каталогов более широкого использования. После создания удобного интерфейса такая возможность была реализована в рамках локальной сети САО. С появлением доступа САО РАН в Internet модернизированная и ориентированная уже на Web-технологию база данных CATS стала широко использоваться астрономическим сообществом. А дополнение системы управления CATS интерпретационными CGI-программами и апплетами расширяет ее поисковые возможности. Статистика показывает, что сервер обрабатывает около 10000 обращений в месяц, а анализ используемых данных показывает, что CATS существенно помогает астрономам при обработке астрофизических наблюдений.

Табличные данные каталогов поступали на РАТАН-600 в разное время. MASTER LIST, объединенный каталог всех радиообзоров неба, выполненных до 1981 г., созданный Диксоном (США) (Dixon, 1970), стал первым из вошедших в CATS, так как широко использовался в радионаблюдениях на РАТАН-600 еще с 80-х гг. Коллекция данных содержит также информацию по тысячам слабых радиоисточников из обзора ``Холод'' и Зеленчукского обзора ГАИШ, проведенных с помощью радиотелескопа РАТАН-600. Очень большой вклад внес энтузиаст коллекционирования астрономических данных Хайнц Андернах, который передал многие оцифрованные им каталоги. Им собрано 600 каталогов, содержащих радиоданные, и около 500 - результаты наблюдений в других диапазонах (Andernach et al., 1994, 1995, 1997).

В данной главе будут рассмотрены принципы каталогизации радиоисточников, являющиеся оригинальной авторской разработкой, описаны идеология и правила построения баз данных астрофизических объектов и описаны принципиальные моменты селекции объектов. В рамках построенной системы проведены исследования нескольких списков объектов, отобраны радиоисточники с ультракрутыми спектрами, проведено их кросс-отождествление с объектами других диапазонов длин волн.

3.2. Идеология построения базы данных

База данных CATS представляет собой набор астрофизических каталогов, их описаний и программ работы с ними (Verkhodanov, Trushkin, 1995; Verkhodanov et al., 1997a,b,c; Трушкин и др., 1997, Trushkin et al., 2000; Verkhodanov et al., 2000b,c, 2005c). Чтобы не утонуть в потоке информации, мы ограничили отбор каталогов для CATS следующими принципами:
CATS scheme Рис.3.1. Схема построения базы данных CATS. Каждый астрофизический каталог помещается в соответствующую директорию операционной системы. В эту же директорию помещаются исполняемые программы и описания каталога. В файле описаний содержатся характеристики астрофизических каталогов и имена соответствующих программ для выполнения процедур выборки данных. Организованы различные варианты ввода и вывода информации из БД. Рисунок опубликован в работе (Verkhodanov et al., 1997a).

Основной упор в CATS сделан на работу с радиокаталогами и отдельными таблицами, использующими результаты наблюдений в сплошном спектре. Таких таблиц в БД около 400 (на начало 2005г.). Все самые объемные известные радиокаталоги с числом записей больше 800 уже включены в CATS. По нашим оценкам более 98% всех каталогизированных радиоданных являются частью CATS, что делает ее самой крупной радиоастрономической базой данных в мире.

Одной из основных задач, стоявших перед авторами, было сохранение исходного астрофизического каталога в формате автора, т.е. неизменность авторских данных. Необходимо было разработать такую структуру взаимодействия пользователя и поисковой программы, работающей с каталогом, чтобы и пользователю было удобно и программа разбиралась с первичным каталогом. Для выполнения этих целей была выбрана двухуровневая иерархическая структура описания и хранения данных, а также двухуровневая (а позднее - трехуровневая) структура поисковых и обслуживающих пользователя программ (Рис.3.1) (Verkhodanov et al., 1997c).

Добавление нового каталога в базу данных CATS происходит по следующим правилам:

  1. каждый новый каталог объектов должен быть помещен в Unix-директорию с тем же именем, что и сам каталог объектов;
  2. туда же помещаются все программы для локальных операций поиска/выборки;
  3. краткие характеристики, имена программ и файла с описанием каталога, библиографические ссылки помещаются в специальный файл описаний cats_descr.
Файл описаний (cats_descr) содержит имя и тип каталога (радио, оптический, смешанный и т.п.), диапазон частот, минимальные/максимальные значения плотностей потоков, границы используемых в данном каталоге координат источников (галактических и/или экваториальных), имена локальных программ выборки по параметрам (select) и кросс-идентификации (match), имя файла с документацией, параметр разрешения (размер диаграммы направленности или seeing), количество записей в каталоге, калибровочный множитель для привязки шкалы интенсивностей и библиографический код. Несмотря на небольшой объем вводимых характеристик, на настоящий момент их вполне хватает для организации управления БД.

Внешний пользователь взаимодействует с CATS через специально созданные командные файлы (второй уровень системы управления базой данных CATS) из любой директории системы (Рис. 3.1). Эти командные файлы считывают всю необходимую информацию из файла описаний (cats_descr) - центрального репозитория (хранилища ссылок) метаданных, описывающих физические свойства каталога. Именно благодаря взаимодействию с репозиторием, поисковые программы отождествляют местоположение искомого каталога в системе управления файлами OS Unix по запросам пользователя.

Описанный способ размещения и хранения каталогов позволяет быстро и легко развивать БД CATS, и настраивать поддерживающие программы. Таким образом, CATS представляет из себя базу данных объектов, где каждый объект - структурная единица, объединяющая сам астрофизический каталог, помещенный в соответствующую директорию системы, файл с его кратким описанием, а также программы для работы с этими данными (Рис.3.1).

Реально все каталоги имеют различный формат представления данных и получены в различных по методам наблюдениях. Таким образом, пользователю предоставляется однородный доступ к разнообразной коллекции данных, полученных на различной наблюдательной базе с различными физическими характеристиками и единицами измерения в противовес принятым на начало 90-х годов стандартам создания единого каталога с полным набором описываемых параметров. Система настройки организована таким образом, что описанные каталоги включаются в CATS без изменения расположения полей с параметрами, а прямо в том виде, как они были опубликованы.

Тонкая настройка.
Локальные программы вызова - нижний уровень взаимодействия с каталогами - сами являются двухуровневыми программами (командными файлами). Нижний уровень подготавливает верхний вызов в виде унифицированного поискового запроса, который уже используется для передачи общих параметров запроса к атомам системы. В качестве атомов системы используются две специально разработанные программы c_sel и c_match, которые настраиваются администратором на формат описания соответствующего каталога, а именно на позиционирование определенных полей с параметрами. Например, нижеприведенная строка демонстрирует, как определенные символы соответствуют определенным параметрам: 

c_sel \
-pat "nnnnn hhmmssss ee tddmmss ee zzzzz fff eee\n i xx yy aa q\n".
Здесь в трех вводимых строках:
nnnn - имя; hh mm ssss - часы, минуты и секунды прямого восхождения (RA); eee (после RA) - ошибка RA в секундах времени; tdd mm sss - знак, градусы, минуты и секунды склонения (Dec); ee (после Dec) - ошибка Dec в секундах дуги; zzzzz - частота в МГц; ffff - плотность потока в мЯн; ee (после FD) - ошибка плотности потока в единицах плотности потока; `\n' - символ перевода строки; i - количество строк после текущей для считывания; x - большая полуось эллипса в секундах дуги; y - малая полуось эллипса в секундах дуги; a - позиционный угол в градусах; q - размер объекта в секундах дуги. Ключ '-pat' обозначает, что следующий параметр (заключенный в кавычки) - шаблон для отождествления положения полей в каталоге объектов. Позиции полей описаний соответствуют положениям описываемых параметров в реальном каталоге.

Используя такую методику задания форматов полей, мы смогли подключить разнообразные каталоги, чьи наблюдательные характеристики, например координаты, выражены в радианах, градусах или часах, т.е. в различных физических единицах. Это позволило включить в CATS на общих основаниях старые каталоги с худшими (имеющими точность до 30 мин дуги) координатами без изменения форматов записей.

Индексация.
При работе c каталогами огромных размеров (свыше 0.5млн. записей) становится заметной скорость взаимодействия программы с жестким диском компьютера, с одной стороны, а также время вычислений при обработке данных каждой записи, с другой стороны. Для решение этих проблем была введена система индексации записей (программа c_divide) с такой же тонкой подстройкой описания параметров, что и для атомов системы c_sel и c_match. Количество методов индексации устанавливает администратор при включении каталога в базу данных CATS. Подобный подход в индексации каталогов ускорил поиск и обработку информации в десятки тысяч раз (Verkhodanov et al., 1997c; Верходанов и др., 2005c).

Расщепление каталогов на объекты.
Одна из мировых тенденций при создании баз данных - архивирование астрофизической информации по конкретным объектам, т.е. в отличие от CATS, которая развивалась, сохраняя каталоги в их исходном виде, ряд баз данных (см. например, базы данных скоплений галактик (Gubanov, 1997) или физических свойств галактик HyperLeda (Prugniel et al., 2002)) собирает и структуирует информацию по отдельным объектам. Следуя этим тенденциям, мы добавили процедуры работы c S-файлами (в FITS-подобном формате для описания данных радиоспектров (Верходанов и др., 1997a)) в программы нижнего уровня - атомы CATS. Таким образом были представлены и сохранены в CATS результаты отождествлений декаметровых источников (Verkhodanov et al., 2000d; Верходанов и др., 2003b).

3.3. Функции CATS

CATS имеет несколько основных функций, обеспеченных разработанным программным обеспечением (Verkhodanov et al., 1997a,b,c, 1998a, 2000b, 2004b; Truskin et al., 2000, 2001). Выделим некоторые из них:
  1. Сохранение данных разнообразных астрофизических каталогов.
  2. Предоставление краткого описания и характеристик каждого каталога и распечатка полного списка каталогов, пересекающих заданную площадку неба.
  3. Выборка объектов из одного или нескольких каталогов в соответствии с заданными пользователем критериями, такими, например, как экваториальные и галактические координаты, плотности потоков и спектральные индексы, наблюдаемые частоты, имена каталогов (как в случае компилированных каталогов вроде MASTER.LIST Диксона (Dixon, 1970, 1981)) и тип объекта (если он приводится в каталоге).
  4. Кросс-идентификация различных каталогов; расчет спектральных индексов по выбранным частотам; оптическое, рентгеновское и инфракрасное отождествление радиоисточников.
  5. Построение континуальных радиоспектров, подготовка бумажных копий рисунков со спектрами.
  6. Перевод координат с эпохи на эпоху и вычисление видимых мест.
  7. Интероперабельность.
Интероперабельность (универсальность) - это свойство системы управления базы данных, заключающееся в возможности использования процедур этой СУБД в других программных средствах. Каждая создаваемая открытая система должна уметь взаимодействовать с внешним миром. Формально это свойство взаимодействия и есть интероперабельность. CATS, как база данных, реализована с внешним доступом на уровне нескольких протоколов взаимодействия, самый важный из которых в настоящее время - HTTP. Функции и программы, обеспечивающие взаимодействие пользователя с процедурами СУБД, обеспечивают это свойство CATS как на клиентском уровне, так и на уровне взаимодействия с серверами. Рабочие функции CATS второго уровня могут быть вызваны через специально организуемые запросы, и обеспечить обработку и передачу вводимых и выводимых таблиц.

Выдаваемые таблицы CATS (Верходанов и др., 1997a, 2004b) воспринимаются графическими процедурами FADPS (spg, см. Главу 2, (Верходанов, 1997)), таким образом формируя единую цепочку обработки информации.

Построение континуальных радиоспектров в базе данных обеспечивается несколькими процедурами на разных уровнях доступа. На нижнем уровне взаимодействуют процедуры FADPS spg и plgr с данными вывода процедур CATS c_sel и c_match. На верхнем уровне доступны разработанные А.С.Трушкиной и С.А.Трушкиным Java-процедуры и GIF-процедуры для оперативного построения спектров из многочастотных каталогов.

Предоставление краткого описания и характеристик каждого каталога оформлено на трех уровнях доступа: Web-страницы подготовлены С.А. Трушкиным, а описание для FTP- и SCP-доступа производится администратором в момент ввода нового каталога.

Перевод координат с эпохи на эпоху - одна из функций CATS. Координаты выбираемых объектов могут задаваться на произвольную эпоху, а согласование с эпохой каталога производится специальной утилитой epoch, в которой реализованы алгоритмы, разработанные В.П.Львовым (ГАО РАН).

Две функции, являющиеся принципиальными в селекции объектов: выборку по параметрам и кросс-идентификацию, связанные с процедурами вычислений, рассмотрим отдельно.

3.3.1. Выборка по параметрам

Как уже упоминалось, для выборки объектов из одного или нескольких каталогов по параметрам, разработана специальная процедура нижнего уровня - атом с_sel, позволяющая настраивать формат ввода для задач выборки из астрофизического каталога. Программа организована так, что, кроме селекции по имеющимся в каталоге параметрам, например, координатам и плотностям потоков (или звездным величинам), она позволяет сортировать поступающие объекты ``гнездовым'' способом: вокруг источников из выбранного каталога в эллиптической или прямоугольной зоне с заданными полуразмерами выбираются все объекты и объединяются в одно ``гнездо'', которое помечается при выводе объекта. В предположении единого общего источника излучения и правильного отождествления внутри ``гнезда'' можно производить выборку по спектральным индексам на заданной частоте. Тип континуального спектра, для которого вычисляется спектральный индекс как наклон касательной, выбирается автоматически. Подобная функция CATS является дополнительной процедурой и при кросс-идентификации списков объектов.

Взаимодействие программ выборки и каталогов и файла описаний cats_descr выполняет процедура cats_sel, распределяющая работу по заданным каталогам. Она обеспечивает взаимодействие между пользовательскими интерфейсными программами и нижним уровнем. Задача выборки по параметрам решается на всех уровнях управления CATS (например, HTTP - см. Рис.3.2). 3.3.2. Кросс-идентификация источников Кросс-идентификация различных каталогов - один из наиболее важных инструментов CATS, призванных решить проблему поиска первичных кандидатов на отождествление среди источников в каталогах CATS для заданного списка объектов. Кросс-идентификация - это одна из основных процедур в задачах ``раскопок данных'' (data mining), на которые CATS была ориентирована с момента ее создания.

Кросс-идентификация позволяет выбирать все источники внутри некоторого окна поиска вокруг объектов, задаваемых пользователем. При определении окна отождествления можно выбрать форму (эллипс/прямоугольник) и размер. Кроме того, при работе описываемой процедуры учитываются ошибки определения координат, имеющиеся внутри обрабатываемых списков. Для ряда каталогов (IRAS) ошибки определяются с учетом наклона эллипса диаграммы направленности. Вероятность правильного отождествления объектов может быть оценена процедурой, описанной формулой (2.9).

Взаимодействие программ кросс-идентификации и каталогов и базы данных описаний выполняет процедура cats_match, распределяющая задания по выбранным каталогам. Она, как и ранее описанная процедура cats_sel, обеспечивает взаимодействие между пользовательскими интерфейсными программами и нижним уровнем.

Задача кросс-идентификации по параметрам решается на всех уровнях управления CATS.

3.4. Ввод и вывод: уровни доступа и форматы вывода

Существует шесть уровней доступа к базе данных CATS и ее системе управления:
  1. администраторский (с консоли) - доступ ко всем уровням работы с CATS;
  2. внутрилабораторный, I (по протоколу SSH) - доступ к программам cats_match и cats_sel;
  3. внутрилабораторный, II (по протоколу NFS) - доступ к астрофизическим каталогам с других (разрешенных администратором) компьютеров без использования программ управления базой данных;
  4. FTP-доступ (ftp://cats.sao.ru) к астрофизическим данным и описаниям для внешнего пользователя;
  5. автоматизированный доступ через электронную почту (e-mail: cats@sao.ru - послать пустое письмо), обеспечивающий запуск задач на CATS в ``слепой'' фоновой пакетной моде с автоматической отправкой результата пользователю;
  6. HTTP-доступ (http://cats.sao.ru) как к данным, так и к системе управления CATS: программам выборки и поиска (Рис.3.2).
CATS homepage Рис.3.2. Стартовая страница базы данных CATS для выборки по параметрам (разработана В.Н.Черненковым и др., 1997). Рисунок опубликован в работе (Verkhodanov et al., 1997c).

Для организации доступа к программам cats_match и cats_sel В.Н.Черненковым (Черненков и др., 1997) были разработаны интерфейсные CGI-процедуры, обслуживающие клиентские запросы по протоколам SMTP (e-mail) и HTTP, а также программа для синхронизации базы данных описаний cats_descr и содержимого форм запроса.

Для запуска процедур CATS с помощью электронной почты разработаны специальные форматы, подробное описание которых можно получить по e-mail, послав пустое письмо по адресу cats@sao.ru.

После выполнения вычислительных запросов пользователю доставляется выводимый результат, записанный в одном из следующих форматов:

Результирующий файл по умолчанию сортируется в порядке возрастания прямого восхождения и может без изменений обрабатываться программой spg системы обработки FADPS.

3.5. Анализ кросс-идентификаций внутри CATS

Рассмотрим возможности использования процедур выборки объектов на основе двух исследований, проведенных в рамках базы данных CATS: отождествление декаметровых радиоисточников, координаты которых имеют большие боксы ошибок (Verkhodanov et al., 2000d; Верходанов и др., 2003b) и исследование объектов кросс-идентификации радио и инфракрасных каталогов (Верходанов и др., 2003c). По результатам этих исследований получены новые списки галактик с крутыми радиоспектрами.

3.5.1. Отождествление декаметровых радиоисточников

Каталог 1822 радиоисточников, полученный с помощью телескопа УТР (Харьков) Брауде и др. (Braude et al., 1978-1994) на частотах декаметрового диапазона 10, 12.6, 14.7, 16.7, 20 и 25МГц, покрывает около 30% неба и является самым низкочастотным каталогом, доступным в настоящее время. Поэтому, используя данные этого каталога, можно провести отождествления объектов в низкочастотной области и построить их спектры либо получить верхние границы плотностей потока в декаметровом диапазоне волн для источников Северного неба. Оригинальные публикации не дают информации об отождествлении для 121 (7%) источников, а для большинства источников (81%) отсутствуют оптические отождествления.

Наша цель состояла в том, чтобы идентифицировать по возможности все УТР объекты с известными радиоисточниками. Кросс-идентификация и дальнейшие исследования позволили нам как уточнить положения радиоисточников, так и получить их радиоспектры. По новым координатным данным для ряда объектов удалось провести оптические отождествления c объектами цифрового Паломарского Атласа. Данные о спектрах позволили построить выборки источников в декаметровом диапазоне в зависимости от морфологии спектра, например, выборки источников с крутыми спектрами.

Чистка данных.
Проблема построения спектров радиоисточников каталога УТР, обнаруженных на Харьковском Т-образном радиотелескопе (Брауде и др., 1996) в декаметровом диапазоне волн (10МГц, 12.6МГц, 14.7МГц, 16.7МГц, 20МГц, 25МГц), связана прежде всего с отождествлением источников в больших боксах ошибок, в данном случае в окне 40'x40'cosec(δ), полученных при кросс-идентификации в базе данных CATS (Verkhodanov et al., 1997a). Для решения этой проблемы мы применили интерактивную обработку радиоспектров (Верходанов и др., 1997b), полученных путем кросс-идентификации объектов УТР каталога с источниками базы данных CATS с окном отождествления 40 минут дуги. Характеристики основных каталогов, используемых при отождествлении, приводятся в Таблице 3.1.

Таблица 3.1. Характеристики основных каталогов, используемых при отождествлении декаметровых объектов.
Имя ЧастотаHPBW(') Slim(мЯн)Ссылка
6C 151 4.2 ~200 Hales et al., 1988, 1990
7C 151 1.2 80 McGilchrist et al., 1990
MIYUN 232 3.8 ~100 Zhang et al., 1997
WENSS 325 0.9 ~18 Rengelink et al., 1997
TXS 365 ~0.1 ~200 Douglas et al., 1996
B3 408 3x5 100 Ficarra et al., 1996
WB92 1400 10x11 150 White & Becker, 1992
87GB 4850 3.7 25 Gregory & Condon, 1991
GB6 4850 3.7 15 Gregory et al., 1996
PMN 4850 4.2 30 Wright et al., 1996
MSL разл. разл. разл. Dixon, 1970, 1981
< UTR IDs Spectra
UTR IDs Coords		 Рис.3.3. Слева - Спектры двух источников, дающих вклад в УТР объект. На графике практически неотличимы. Справа - Расположение двух блендирующих источников и соответствующего объекта УТР каталога на координатной плоскости. Данные почищены. Заштрихованные кружки - точки УТР. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003b).

Чистка спектров производилась программой spg (Верходанов, 1997) по отработанной методике (Верходанов и др., 1997b). При чистке удалялись источники, спектры которых не достигают точек каталога УТР при аппроксимации стандартными кривыми. Поиск предполагаемых кандидатов на отождествление состоял из нескольких шагов:

  1. Производилась кросс-идентификация объектов каталога УТР (Braude et al., 1978-1994) с основными радиокаталогами базы данных CATS (Verkhodanov et al., 1997a), исключая высокочувствительный каталоги NVSS (до 2.5мЯн на 1400МГц) (Condon et al., 1998) и FIRST (до 1мЯн на 1400МГц) (White et al., 1997).
  2. В боксе поиска (40'x40') выделялись все объекты из полученного списка, которые имеют несколько разночастотных точек.
  3. Спектр каждого объекта аппроксимировался кривой и экстраполировался до частот УТР.
  4. Из полученного списка объектов внутри этого бокса выделялись радиоисточники по следующим условиям:
    1. значение оцененных плотностей потоков из бокса ошибок на наблюдаемых частотах УТР наиболее близко к реально наблюдаемым потокам; оценка производилась вхождением в аппроксимационную кривую спектра на заданной частоте;
    2. координаты радиоисточника располагаются наиболее близко к центру тяжести координат объектов УТР каталога.
    Получающееся количество объектов - кандидатов на отождествление доходит от 1 до 4 (см. также Рис.3.3). Предполагается, что все объекты, удовлетворившие описанному критерию, дают вклад в УТР источник, т.е. есть происходит блендирование.
  5. Координаты для дальнейшего отождествления брались из следующих каталогов (значимость в порядке следования): Texas (365МГц) (Douglas et al., 1996), GB6 (4850МГц) (Gregory et al., 1996), PMN (4850МГц) (Wright et al., 1996). Данные хотя бы одного из этих каталогов, как правило, присутствуют среди информации об объектах, попадающих в бокс.
  6. Если площадка отождествления бедна объектами (на низких склонениях), так что нет одновременно источников с несколькими частотами для аппроксимации, использовались все объекты, находящиеся в боксе ошибок для дальнейшего исследования.
  7. Полученные координаты использовались для отождествления с объектами каталога NVSS (Condon et al., 1998), после чего данные NVSS (плотности потоков) использовались для уточнения спектров.
  8. В качестве точных использовались координаты из NVSS, если было отождествление с объектом из NVSS, в противном случае использовались координаты, полученные согласно пункту (5).
  9. Полученные координаты использовались для отождествления с каталогами не радиодиапазона, а также для APM-отождествлений (Irwin, 1998) объектов УТР каталога.

Проверка правильности построения спектров осуществлялась по ряду низкочастотных каталогов: 6C (151 МГц) (Hales et al., 1988, 1990), 3C, 4C (178 МГц) (Edge et al., 1959; Bennett et al., 1961; Pilkington et al., 1965), а также входящих в MASTER LIST (Dixon, 1970, 1981) каталогов CL (26 МГц) (Viner \& Erickson, 1985), WKB (38 МГц) (Williams et al., 1986), MSH (85 МГц) (Mills et al., 1958, 1960, 1961), которые хотя и не перекрывают все полосы УТР, но показывают высокую эффективность предложенной методики в местах пересечения площадок наблюдения.

После получения отождествлений и, соответственно, более точных координат была проведена кросс-идентификация с объектами каталогов NVSS (Condon et al., 1998) и FIRST (White et al., 1997), основные характеристики которых приводятся в Таблице 3.2.

Таблица 3.2. Характеристики каталогов, используемых при уточнения координат
Имя ЧастотаHPBW(') Slim(мЯн)Ссылка
NVSS 1400 0.75 2.5 Condon et al., 1998
FIRST 1400 0.08 1 White et al., 1997

По результатам отождествлений с данными этих каталогов удалось не только уточнить координаты, но и выделить мультикомпонентные объекты.

Каталог отождествлений.
По данным отождествлений УТР источников построен каталог из 2316 объектов (называемый в дальнейшем КАТАЛОГ.1, и доступный по адресам http://cats.sao.ru/doc/UTR_ID.html и astro-ph/0008431 (Verkhodanov et al., 2000d), см. список источников первого часа по прямому восхождению в Приложении 7, включающий все отождествленные бленды. Каталог содержит информацию об экваториальных координатах, спектральных индексах на частотах 365, 1400 и 5000МГц, параметры аппроксимирующих кривых, признак наличия обнаруженного оптического, инфракрасного (ИК) или рентгеновского излучения. При обработке спектров авторы использовали их параметризацию формулой lgS(ν) = A + Bx + C f(x), где S - плотность потока в Ян, x - логарифм частоты ν в МГц, и f(x) - одна из следующих функций exp(-x), exp(x), or x2. Кроме того, список содержит все отождествленные бленды, а также соответствующие имена из каталогов 3C (Edge et al., 1959; Bennett et al., 1961), 4C (Pilkington et al., 1965) и PKS (Otrupcek et al., 1990).

Для трех источников: GR0801-11, GR0930-00 и GR1040-02 не было обнаружено отождествлений внутри описанных выше каталогов. Не получено достаточно уверенного отождествления (присутствует только одна точка из другого каталога с большим выносом из центра тяжести диаграмм УТР) для источников GR0520-08, GR0537-00, GR0629+02 и GR2345+03, что отмечено в приводимом списке.

При построении окончательного списка УТР объектов кроме опубликованных данных (Braude et al., 1978, 1979, 1981, 1985, 1994) использовалась также данные более поздней электронной версии ( http://www.ira.kharkov.ua/UTR2/). В результате в окончательном каталоге дополнительно проведены отождествления для 64 источников электронной версии, отсутствующих в печатной версии, и для 4 источников из опубликованных списков, но отсутствующих в электронной версии. Кроме того, отождествленные источники, называемые разными именами в разных списках, приведены к одним именам по ранней версии каталога.

О статистике радиоисточников.
Поведение спектров источников в декаметровом диапазоне уже исследовалось Соколовым (1996), который использовал данные УТР каталога, но не учитывал эффект блендирования, т.е. в предположении, что УТР источник отождествляется с одним объектом.
Extragalactic obj-s
 Galactic obj-s 		Рис.3.4. Распределение спектральных индексов радиоотождествленных источников на частотах 80МГц (короткий пунктир), 365МГц (длинный пунктир) и 1400МГц (сплошная линия) для 2006 источников с |b|>10° (слева) и для 301 источника возле галактической плоскости (|b|≤10°). Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003b).
В наших исследованиях используются результаты множественных отождествлений. Для отождествленных объектов УТР получены распределения спектральных индексов на заданных частотах на основе аппроксимационных кривых. При рассмотрении распределения спектральных индексов на частотах 80, 365 и 1400МГц видно, что (Рис.3.4) доля более крутых спектров явно увеличивается при переходе к более низким частотам. Этот факт может являться следствием двух эффектов: во-первых, блендированием неразрешенных источников в декаметровой области спектра, во-вторых, инструмент УТР, работая на низких частотах с низким угловым разрешением, является более чувствительным к протяженным областям радиогалактик (``lobes''), которые имеют более крутой спектр, чем сам источник в целом (Miley, 1980). Реальное распределение спектров 2154 источника, включая блендирующие, приведено в Таблице 3.3.

Таблица 3.3. Статистика спектров радиоотождествленных декаметровых источников.
Спектральный класс Вид кривойчисло%
Прямой спектр +A+B*X 89839
Выпуклые (C+) +A±B*X-C*X2 184 8
Вогнутые (C-) +A-B*X+C*X2 114750
±A±B*X+C*EXP(-X) 77 3

Для трех источников не найдено отождествлений. Из отождествленных источников 341 получается блендированием двух или более компонент.

Из 546 УТР-источников, отождествляемых c объектами FIRST в поисковом кружке радиусом 60 сек дуги, 374 (68%) имеют многокомпонентную структуру. Под многокомпонентной структурой источников в данном случае мы понимаем наличие в окне данного радиуса нескольких FIRST-источников, что, конечно, подразумевает следующие два эффекта. Во-первых, при такой классификации в многокомпонентные объекты попадают и физически не связанные между собой источники. Во-вторых, среди оставшихся однокомпонентных объектов есть протяженные FIRST-источники с размером больше диаграммы направленности телескопа (т.е. >5 сек дуги). Тем не менее, подобный подход позволяет выделить и/или классифицировать на первом шаге объекты со сложной структурой.

Список источников УТР каталога с уточненными координатами авторы использовали для кросс-идентификации внутри радиуса 10'' с оптическими и смешанными каталогами AGN, MCG, PGC (Paturel et al., 1989), каталогом Диксона (Dixon & Sonneborn, 1980) и другими каталогами базы данных CATS. В результате были найдены отождествления для 575 различных УТР источников, которые можно найти в КАТАЛОГе.2 (см. 3-ий час в Приложении 8, полный список в работе (Verkhodanov et al., 2000d)). Заметим, что полученный список основан только на информации, содержащийся в CATS. Результирующий список представляет 32% всего УТР каталога против 19% опубликованных в оригинальных работах.

Заметим, что для малого числа объектов, особенно очень протяженных источников возле Галактической плоскости подобно остаткам сверхновых или HII областей, в каталогах дискретных объектов существуют естественные ограничения и полученные координатные оценки могут быть не верными. Примером такого объекта является GR1901+05, который соответствует очень протяженному остатку сверхновой 3C396. Для таких объектов необходимо расширить радиус окна оптического отождествления и исследовать радиоизлучения на больших масштабах, например, с использованием карт, полученных на одиночных зеркалах, чтобы получить правильное оптическое отождествление.

Отметим, что практически все объекты, отождествленные с оптическими каталогами, попадают в список AGN (Veron-Cetty, Veron, 2001). Несколько источников отождествилось с объектами каталога ярких галактик PGC (Paturel et al., 1989). Для поиска возможных существующих отождествлений объектов авторы также использовали систему APM (Irwin, 1998).

Была проведена кросс-идентификация с объектами каталогов рентгеновского спутника ROSAT и инфракрасного спутника IRAS.

В рентгеновском диапазоне искалось наличие излучения в окне радиусом 90'' среди каталогов 1WGA (White et al., 1994), EIN2S (Moran et al., 1996), EMSS (Gioia et al., 1990; Stocke et al., 1991), RGN (Neumann et al, 1994), ROSAT (Voges et al., 1994). Рентгеновское излучение обнаружено у 146 кандидатов, в большинстве отождествляемых с активными галактическими ядрами. Списки источников, имеющих рентгеновское излучение, приведены в таблице в Приложения 7 (см. также работу (Verkhodanov et al., 2000d)).

В инфракрасном диапазоне отождествления искались среди каталогов HII_H (Hughes, Macleod, 1989), HII_I (Codella et al., 1994), IFSC (Moshir, 1989), IPSC (IRAS group, 1987), IRSSS (Helou, Walker, 1985), ISSC (Kleinmann et al., 1986). С учетом приводимых ошибок координат ИК источников, которые значительно больше, чем ошибки в оптике, мы выбрали радиус окна отождествления 60'' для радио-ИК корреляции. Найдено 39 кандидатов на отождествление для УТР объектов. Некоторые из этих источников связаны с HII областями, некоторые - с активными ядрами.

Мы имеем 3 сравнительно уверенных отождествления УТР источников с HII областями: GR0238+58, GR0704-12 и GR1901+05. Присутствие декаметровых источников в HII областях, в которых обычно имеется ``завал'' на низких частотах из-за эффектов распространения волн в межгалактической плазме (а именно, из-за теплового поглощения в межзвездной среде), может быть обусловлено проявлением контраста на границе самих областей на фоне нетеплового излучения Галактики. Это было обнаружено, например, Касуелом в 1976г. (Caswell, 1976) как понижение уровня (появление провалов в распределении фона) низкочастотного излучения на частоте 10МГц в обзоре Северного неба на Пентиктонском телескопе. Тем не менее, как было показано Тэйлором и др. (Taylor et al., 1996), на частоте 327МГц существует маленький процент источников, ассоциируемых с HII областями, у которых спектральный индекс отрицательный, а для нескольких даже α<-1. Хотя Тэйлор и др. не обсуждают причину такого крутого спектра, тем не менее возможно и наложение объектов разной природы. В нашем случае по форме радиоспектра мы уверенно можем сказать, что декаметровый ``источник'' обнаруживается в области HII на контрасте с галактическим фоном только для GR1901+05. Для двух других HII областей этого с уверенностью сказать нельзя. Списки инфракрасных отождествлений приведены в Приложении 9.

Источники с ультракрутыми спектрами.
Класс радиоисточников с крутыми спектрами активно исследуется несколькими группами (Parijskij et al., 1996a; Roettgering et al., 1997; McCarthy et al., 1997) в основном потому, что среди них большой процент объектов отождествляется с далекими радиогалактиками, которые позволяют исследовать раннюю Вселенную и могут являться индикаторами протоскоплений (Djorgovski, 1987). Важной особенностью исследуемого каталога является наличие декаметровых точек в спектре источников, что является хорошим дополнением списков источников с крутыми спектрами (De Breuck et al., 2000).

Как видно из распределения спектральных индексов (Рис.3.4), довольно большая часть объектов имеет крутой спектр на всех трех частотах. Чтобы отобрать список источников - кандидатов в далекие объекты, мы сделали селекцию (Andernach et al., 1999) по спектральным индексам с показателем α≤-1.2, условием линейного спектра (тип S) и наличием протяженной структуры в FIRST каталоге.

Из всех 2314 источников каталога, для которых существуют радиоотождествления, 422 источника типа S имеют очень крутой спектр (VSS: ``very steep spectrum'') (α≤-1.0), а для данной работы мы отобрали подвыборку из 102 объектов с ультракрутыми спектрами (USS: ``ultra-steep spectrum'') (α≤-1.2). Из этой подвыборки мы нашли 30 FIRST источников для 23 УТР объектов, которые сведены в в Приложении 10. В первом столбце приведены имена УТР источников и бленд, которые помечены символами ID2 и ID3, как и в основном списке радиоотождествлений КАТАЛОГа.1.

Среди приведенных FIRST источников только один (GR1527+51 (ID2)) не разрешается и выглядит точечным при диаграмме направленности FIRST ~5''. (т.е. он имеет большую и малую оси <2''), в то время как все остальные объекты имеют многокомпонентную или протяженную структуру. Мы проверили также структуру объектов с более низким разрешением на той же частоте (1.4ГГц) в обзоре NVSS. Подтверждается, что чем сложнее источник, тем выше отношение плотностей потоков NVSS/FIRST.

Среди объектов таблицы в Приложения 10 обнаружены 3 отождествления в базе данных NASA NED. Источник со сложной структурой GR0135-08 связан с галактикой MCG-02-05-020 с красным смещением z=0.041. GR1214-03 является LCRS QSO на z=0.184, и GR1243+04 - радиогалактика (4C+03.24) на z=3.57. Исследование изображений объектов продолжается с помощью изображений Цифрового Обзора Неба (DSS2), доступного через домашнюю страницу Института Космического Телескопа, США ( http://archive.stsci.edu/dss/).

Статистический анализ VLA карт декаметровых источников.
Для большинства УТР источников (97%) получены отождествления с объектами обзора NVSS (Condon et al., 1998) (всего 2253 отождествления). Для всех объектов УТР с δ>28° (1143 объектов) мы искали отождествления в обзоре FIRST. Среди FIRST и NVSS источников из площадки отождествления радиусом 60'' около положения декаметрового источника разрешаются на компоненты 552 источника из NVSS (диаграмма направленности 45'') и 988 из FIRST (5'').

Таблица 3.4. Параметры выборок из УТР и VLA каталогов по плотности потока в мЯн: минимальный, медианный и максимальный в зависимости от ранга спектральных индексов. N - число объектов.
РангFIRST NVSS
Nminmedmax Nmin med max
-0.9÷-1.088 1.2514 17101834.2 5743902
-1.0÷-1.193 3.6363 8751685.7 3651322
<-1.1 75 29 193 6501853.3 212 796

Таблица 3.5. Параметры выборок из УТР и VLA каталогов по размерам объектов в секундах дуги: минимальный, медианный и максимальный в зависимости от ранга спектральных индексов.
РангFIRST NVSS
min med max min med max
-0.9÷-1.0 0.7 26 133 <13 24 127
-1.0÷-1.1 1.0 19 139 <15 22 130
<-1.1 2.9 12 122 <14 17 127
Для отобранных объектов исследовались карты NVSS и FIRST обзоров в зависимости от морфологических свойств спектров радиоисточников. Для этого мы отобрали источники с линейными спектрами и разбили их на три группы по спектральным индексам:
(1) -0.9>α>-1.0,
(2) -1.0>α>-1.1 и
(3) α<-1.1 (S~να).
Объекты NVSS выбирались при этом вне галактической плоскости (|b|>15°), в то время как для всех источников FIRST |b|>20° всегда. Было отобрано 536 NVSS источников и 256 FIRST источников, для которых определялись минимальное, медианное и максимальное значения плотности потока и размер в зависимости от спектрального индекса. Параметры выборок приведены в Табл. 3.4 и 3.5 и содержат соответствующие значения для NVSS и FIRST. По строкам расположены значения различных параметров для заданных интервалов спектральных индексов, по столбцам - значения каждого конкретного параметра.

Верхние и нижние границы в обеих таблицах определяются чисто селекционными эффектами. Интересным фактом является то, что медианная величина размера источника уменьшается с уменьшением спектрального индекса α (S~να), но колеблется в пределах 10÷30''. Несмотря на это, корреляции ``спектральный индекс - размер источника'' для полных подвыборок FIRST и NVSS не обнаружено. Отсутствие корреляции в полных подвыборках связано с относительно большим разбросом значений, создающим ``облако точек'' на плоскости. Медианное значение m1/2 показывает, что попадание точки в интервалы с большим или меньшим значением, чем m1/2, имеет равные вероятности. Зависимость этой величины от спектрального индекса говорит об изменении этой границы и, в принципе, может предполагать наличие некоторой зависимости, однако, по результатам анализа распределений всей подвыборки авторы относятся к такому выводу с осторожностью.
GR0923+52 GR0924+53
GR0937+02 GR1256+56
GR1649+52 GR1713+54 		Рис.3.5. Карты некоторых объектов каталога УТР. Слева направо и сверху вниз: GR0923+52, GR0924+53, GR0937+02, GR1256+56, GR1649+52, GR1713+54. Примечания см. в тексте. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003b).
На Рисунке 3.5. приведены карты некоторых объектов, обладающих интересными морфологическими особенностями. Карты построены по данным обзора FIRST и наложены на оптические изображения DSS.
GR0923+52. Двойной радиоисточник. На оптическом снимке заметна дуга, выходящая из отождествляемой галактики.
GR0924+53. Двойной радиоисточник. Лежит в группе галактик.
GR0937+02. Трехкомпонентный источник или независимые объекты. Находятся в группе галактик.
GR1256+56. Многокомпонентный источник (двойной выброс ?). Лежит в группе галактик.
GR1649+52. Сложный (трехкомпонентный ?) источник. У оптического кандидата видна дуга.
GR1713+54. Многокомпонентный источник, располагается в группе галактик, в которой, по-видимому, происходит процесс мерджинга. Ось оптического излучения лежит вдоль оси радиоизлучения.

Заключение
Показано, что наш итеративный метод радиоотождествлений и кросс-идентификации с данными текущего декаметрового каталога работает как первый шаг при оптическом отождествлении радиоисточников из каталогов, составленных по наблюдениям с широкой диаграммой направленности.

Мы получили каталог 2316 радиоисточников, представляющих 1822 УТР объектов. Отсюда следует, что по крайней мере 395 УТР источников имеют более, чем одно отождествление дающее значимый вклад в декаметровый поток. Мы нашли радиотождествления на более высоких, чем декаметровые, длинах волн для всех, кроме трех УТР источников. Это значительно больший процент радиоотождествлений, чем 93%, фигурирующие в оригинальных публикациях по УТР каталогу, или 83% - в его электронной версии.

С помощью кросс-идентификации с оптическими каталогами было увеличено количество оптических отождествлений с 19% в оригинальных публикациях по УТР объектам до 32% в настоящей публикации. Были также найдены вероятные отождествления УТР источников в ИК и рентгеновском диапазонах, и построена подвыборка из 38 источников с ультракрутыми (α≤-1.2) спектрами, для которых имеются ассоциации с объектами каталога FIRST.

Обнаружено, что медианная величина размера источника для объектов с крутыми спектрами (α<-0.9) уменьшается с уменьшением спектрального индекса α, но остается в пределах 10÷30''. Заметной корреляции ``спектральный индекс - размер источника'' не обнаружено.

3.5.2. Радиоизлучающие объекты инфракрасного диапазона

``Просеивание'' радиокаталогов через другие каталоги - кросс-идентификация - может помочь обнаружить необычные объекты. Используя базу данных CATS (Verkhodanov et al., 1997a), включающую более 300 каталогов, и специально разработанные процедуры поиска, мы провели кросс-идентификацию (Trushkin & Verkhodanov, 1995, 1997; Верходанов и Трушкин, 1997; Трушкин и Верходанов, 1997; Verkhodanov & Trushkin, 1998) трех каталогов ИК источников (PSC (IRAS group, 1987), FSC (Moshir, 1989) и SSC (Kleinmann et al., 1986)), полученных в обзоре всего неба со спутника IRAS (Beichman et al., 1988) и радиокаталога, полученного в Техасском обзоре неба на 365 МГц (Douglas et al, 1996).

Мы задались целью исследовать объекты возле IRAS источников как галактические, так и внегалактические, имеющие прежде всего низкочастотное радиоизлучение, что помогло бы выделить инфракрасные объекты с крутыми радиоспектрами, AGN и активные галактические объекты. Кроме того, наличие в базе данных CATS большого числа разнодиапазонных каталогов, могло бы помочь подробнее изучить свойства полученной выборки.

Итоговый каталог радиоисточников PSC, FSC и SSC отождествлений, содержащий 715 объектов (Verkhodanov & Trushkin, 2000), получен с окном отождествления радиусом 60'' и включает все объекты, попадающие в указанную зону с учетом ошибок координат, что несколько увеличивает расстояния между центрами тяжести.

Для данного исследования мы построили 2 выборки (Верходанов и др., 2001a) из общего списка:
1) объекты, у которых положение центров тяжести инфракрасного и радиоисточников не больше 3'' (и отношение правдоподобия отождествления превышает 1 (de Ruiter et al., 1977)) и спектральный индекс в радиодиапазоне, вычисленный по данным базы данных CATS, круче -0.85 (S~να) и
2) объекты, у которых радиоисточник имеет кандидата на отождествление на цифровом Паломарском обзоре неба (DSS2) (Верходанов и др., 2003c).

Радиоданные.
Исследование первой выборки проводилось в радиодиапазоне на радиотелескопе РАТАН-600 Специальной астрофизической обсерватории. Список объектов и количество наблюдений каждого источника приведены в Таблице 3.6.

Таблица 3.6. Список объектов с крутыми спектрами, наблюдавшихся на РАТАН-600. В колонках приведены имена в каталогах обзоров Texas на 365МГц IRAS, а также экваториальные координаты радиоисточников и количество проведенных наблюдений. Из работы Верходанова и др. (2003c).
TXS имя IRAS имя RA(2000.0) Dec(2000.0)Nobs
B0031-057F00318-054300 34 25.766 -05 26 53.77 8
B0148+223F01484+222001 51 14.821 +22 34 54.7911
B0204+099F02044+095702 07 06.321 +10 11 47.7711
B0235+072 02358+071202 38 29.889 +07 26 25.73 8
B0243+128F02435+125302 46 16.329 +13 05 46.59 3
B0356+121 03561+120703 58 51.236 +12 15 56.8211
B0519-056 05192-052405 21 41.988 -05 21 44.4712
B0607+022 06074+021806 09 58.997 +02 17 27.4412
B0649-303 06492-302106 51 09.708 -30 24 51.5012
B0713+247F07130+244507 16 05.856 +24 40 08.3312
B1418-308 14189-305014 21 55.515 -31 04 26.8511
B1651-098F16516-094816 54 24.545 -09 53 19.9811
B1938+187 19384+184319 40 45.127 +18 51 04.56 2
B2033-047F20337-044720 36 23.558 -04 37 16.16 5
B2123-292F21237-291321 26 40.102 -29 01 06.0011
B2144-137F21443-134621 47 04.600 -13 32 11.6511
B2338+030F23389+030023 41 30.353 +03 17 26.6510
Радионаблюдения проводились с 7-го по 14-го ноября 1999 г. на Северном секторе РАТАН-600. Использовались радиометры сплошного спектра 1-го облучателя на длины волн 1.38, 2.7, 3.9, 7.6, 13 и 31см. Для привязки по шкале потоков (Алиакберов и др., 1985) использовались источники PKS0023-263, PKS1245-197, 3CR 286, PKS 1345+125, NGC7027. Обработка данных наблюдений проводилась в системе FADPS (Verkhodanov, 1997) и включала процедуры удаления низкочастотных помех (фоновой компоненты), осреднения и Гаусс-анализа (Иванов, 1979). Следует заметить, что помеховая обстановка в дециметровом диапазоне сильно ухудшилась по сравнению с другими годами, но, тем не менее, для ряда источников удалось определить плотности потоков в данном диапазоне. Результаты обработки данных наблюдений на РАТАН-600 сведены в Табл.3.7.

Таблица 3.7. Плотности потоков радиоисточников по наблюдениям на РАТАН-600 и спектральные индексы α некоторых объектов в радиодиапазоне, полученные по данным наблюдений на РАТАН-600 с привлечением данных других радиокаталогов базы данных CATS. Из работы Верходанова и др. (2003c).
name S(1.38см)S(2.7см) S(3.9см)S(7.6см)S(13см) S(31см)α
мЯн мЯн мЯн мЯн мЯн мЯн
B0031-057<35<110<25 54±9 72±17202±64 -0.95
B0148+223<23<20 <15 27±4 41±11289±60 -1.02
B0204+099<31<24 29±6 25±4 32±12133±36 -0.94
B0235+072<32<24 <19 21±5 45±15224±47 -1.11
B0243+128<45<27 <30 46±7 92±23<180 -0.80
B0356+121<31<12 <15 19±3 27±11<250 -1.24
B0519-056<35<40 <18 32±7 78±13351±31 -1.16
B0607+022<27 22±6 26±6 50±4 139±12293±44 -1.16
B0649-303<26<17 14±8 <40 13±13<160 -1.06
B0713+247<24<8 15±5 23±3 44±09262±49 -1.09
B1418-308<38<21 42±9 127±6327±16916±34 -1.27
B1651-098<35 1±11 14±8 26±7 70±14227±45 -0.96
B1938+187<50<31 <27 39±8 60±25<300 -1.03
B2033-047<56<44 13±10 42±8 47±22<220 -1.13
B2123-292<33 43±8 63±8 195±6397±16910±34 -1.14
B2144-137<35<22 <19±7 25±6 44±14129±38 -1.07
B2338+030<27 66±7 99±7 286±5525±141349±49-1.01
radio & IK spectra Рис.3.6. Радио и инфракрасные спектры некоторых объектов каталога IRAS-Texas по данным наблюдений на РАТАН-600 и базы данных CATS. Заштрихованные кружки - данные наблюдений на РАТАН-600. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).

С использованием радионаблюдений и данных CATS были построены спектры (Рис.3.6) 17 объектов. Спектральный индекс определялся путем аппроксимации спектра прямой типа y=A+αx, где x - логарифм частоты в МГц, y - плотность потока в Ян, α - спектральный индекс, A - коэффициент. Результаты анализа спектра показали, что объект TXSB0031-057 имеет более плоский спектр, чем предполагалось до наблюдений (было: α=-3.3, на самом деле: α=-0.95), а для других изменился незначительно. При построении первоначального спектра источника B0031-057 по двум точкам Texas (365 МГц) и NVSS (1400 МГц), по-видимому, произошла недооценка потока в каталоге NVSS. Новые спектральные индексы также приведены в Табл.3.7.

Оптические наблюдения.
Для исследования в оптике мы отобрали объекты c радиусом отождествления источников IRAS-Texas не больше 3'', которые имеют вероятные отождествления с объектами Паломарского Атласа ярче 19m на E-пластинке. Всего было отобрано 9 объектов. Три объекта данной подвыборки B0031-057, 0204+099, B2144-137 имеют крутые спектры и по правилам отбора вошли также и в первую подвыборку. Список объектов с кандидатами на оптическое отождествление приводится в Таблице 3.8.

Таблица 3.8. Список объектов, кандидатов на оптическое отождествление. Координаты из каталога USNO-2 помечены соответствующей меткой.
TXS имя IRAS имя TXS координаты комп Оптические координаты
RA+Dec (2000.0) RA+Dec (2000.0)
B0031-057F00318-0543003425.77-052653.8 003424.96-052646.6 (USNO)
B0117+248F01173+2448012006.65+250417.6 A 012006.78+250416.5
B 012006.36+250405.9
B0204+099F02044+0957020706.32+101147.8 A 020706.09+101147.4 (USNO)
B 020706.24+101146.7 (USNO)
C 020706.38+101133.5 (USNO)
D 020706.67+101137.8 (USNO)
E 020708.50+101117.9 (USNO)
B0441+298 04411+2951044414.96+295716.3 044414.09+295705.8
B2009+144 20089+1427201120.12+143653.8 201119.44+143649.5 (USNO)
B2130-074F21309-0726213333.26-071250.0 213333.33-071248.9
B2144-137F21443-1346214704.60-133211.6 214704.39-133210.6 (USNO)
B2152-289F21527-2856215537.88-284208.2 A 215538.10-284206.0
B
B2332+399F23320+3957233434.38+401324.2 233434.71+401327.2

В Таблице приведены координаты радиоисточников и кандидатов на оптическое отождествление с дополнительными компонентами. Оптические координаты получены из обзора DSS2 или данным каталога USNO-2.
IRAS-TEX radio spectra Рис.3.7. Континуальные радиоспектры некоторых объектов кросс-списка IRAS-Texas, имеющих кандидаты на отождествление на DSS2. Спектры построены по данными выборки из каталогов базы данных CATS. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).
На Рис. 3.7 приводятся континуальные спектры радиоисточников данной подвыборки, за исключением тех объектов, которые приведены на Рис.3.6.
DSS2 0031 DSS2 0117 DSS2 0204
DSS2 0441 DSS2 2009 DSS2 2133
DSS2 2144 DSS2 2152 DSS2 2332
Рис.3.8. Карточки отождествлений радиоисточников из цифрового Паломарского атласа (DSS2) для оптических наблюдений. Стрелками указаны кандидаты на отождествление. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).

Object 0031 Object 0117
Object 0204 Object 2133		 Рис.3.9. Увеличенные изображения некоторых сложных объектов предыдущего рисунка. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).

На Рис.3.8 приводятся карточки отождествлений исследуемых источников на цифровом Паломарском обзоре неба (DSS2). На Рис.3.9 выведены увеличенные изображения сложных объектов: TXSB0031-057, TXSB0117+248, TXS0204+099, TXSB2130-074.

Оптические спектральные наблюдения проводились в октябре-ноябре 1999г. на 2.1м телескопе обсерватории им. Гуиллермо Харо в Кананеа (Guillermo Haro Observatory, Cananea, Мексика) Института Астрофизики, Оптики и Электроники (INAOE). В наблюдениях использовался спектрограф LFOSC (Faint Object Spectrograph and Camera) (Zickgraf et al., 1977) в диапазоне 4000-9000Å с результирующим разрешением 16Å. Обработка проводилась в пакете IRAF и включала вычисление поправок за байес, плоское поле, чистку от космических частиц, линеаризацию шкалы длин волн и привязку потоков. На Рис. 3.10 построены спектры исследуемых объектов.
B0031-057 B0117+248A
B0117+248A B0117+248B
B0441+298 B2009+144A
B2009+144B B2130-074
B2144-137 B2152-289A
B2152-289B B2332+399		 Рис.3.10. Спектры объектов - кандидатов на отождествление, полученные на спектрографе 2.1м телескопа обсерватории им. Гуилермо Харо. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).

Ниже приводятся комментарии по каждому объекту.
Объект IRAS F02044+0957 (B0204+099) ниже обсуждается отдельно.
Объект B0031-057. Радиоспектр крутой. Форма спектра описывается прямой y=2.128-0.951x, где x - логарифм частоты в МГц, y - логарифм плотности потока в Ян. DSS изображение кандидата показывает линзовидную галактику, для которой каталог USNO-2 дает звездные величины B=17m.0 и R=15m.6. На оптическом спектре наблюдается Hα. [SII] 6731/6717 не разрешена. z=0.069. Объект содержится в базе данных NED, которая дает z=0.067.
Объект B0117+248. Радиоспектр описывается прямой y=1.531-0.776x. У источника исследовались 2 компонента (см. Таблицу 3.8): (A) - звездообразный объект, (B) - скорее всего взаимодействующие галактики (система типа NGC4038-NGC4039 или VV21). Оптические спектры наблюдались у обоих компонентов. (A) имеет спектр QSO с z=1.616, Отождествляемые линии MgII: l0=2798, lobs=7323 и C[III]: l0=1909, lobs=4992. Компонент (B): галактика с эмиссионными линиями (ELG), имеет красное смещение z=0.115, определяемое по линиям Hα: l0=6563, lobs=7320; [SII]: lobs=7501. Скорее всего за инфракрасный источник ответственен компонент B. Радиоисточник может быть связан как с QSO (A), так и с парой взаимодействующих галактик (B), либо быть суперпозицией двух линейных спектров от обоих объектов.
Объект B0441+298. Радиоспектр описывается прямой y=2.418-0.951x. Кандидат на отождествление на DSS2 выглядит как звездоподобный объект. В оптическом спектре линий нет. Возможно, что B0441+298 является объектом типа BL Lac.
Объект B2009+144. Радиоспектр описывается прямой y=1.052-0.597x. Кандидат на отождествление на DSS2 выглядит как звездоподобный объект. Звездные величины по каталогу USNO-2 соответственно B=17m.1 и R=16m.7. Спектроскопия показывает звездный спектр с линиями Hβ, Hα.
Объект B2130-074. Радиоспектр описывается прямой y=1.771-0.783x. Кандидат на отождествление на DSS2 выглядит как спиральная галактика с ярким балджем (см. Рис. 3.9). Звездные величины по каталогу USNO-2 соответственно B=16m.0 и R=14m.4. Спектр галактики содержит эмиссионные линии (и относит ее к типу ELG)
Hβ: l0=4861, lobs=5277,
[OIII]: l0=4959, lobs=5385,
[OIII]: l0=5007, lobs=5438,
Hα: l0=6563, lobs=7300,
[SII]: lobs=7300,
соответствующие красному смещению z=0.086.
Объект B2144-137. Радиоспектр описывается прямой y=2.499-1.137x. Оптическое изображение показывает протяженный объект со слабым компонентом, что может являться следствием взаимодействия. Звездные величины по каталогу USNO-2 соответственно B=18m.2 и R=17m.8. Красное смещение z=0.143, полученное по линиям
Hβ: l0=4861, lobs=5562;
[OIII]: l0=5007, lobs=5715;
Hα: l0=6563, lobs=7497;
[SII]: lobs=7675.
Объект B2152-289. Радиоспектр описывается параболой y=-0.752+0.593x-0.161x2. DSS изображение показывает 2 объекта со звездными величинами: B=17m.7 и R=17m.4 у A и B=18m.6 и R=17m.9 у B по данным USNO-2. Спектроскопия дает для (A): тип ELG и красное смещение z=0.232, полученное по линиям Hγ: l0=4340,lobs=5342 (абсорбция);
Hβ: l0=4861,lobs=5986 (абсорбция);
[OIII]: l0=4959,lobs=6109;
[OIII]: l0=5007,lobs=6167;
Hα: l0=6563,lobs=8088;
[SII]: lobs=8278); для компонента (B) наблюдается эмиссия, возможно от A компонента (с тем же z=0.232).
Объект B2332+399. Радиоспектр описывается параболой y=-3.375+2.563x-0.545x2. Спектроскопия показывает спектр звезды (Hβ, MgI, NaI и Hα). Инфракрасным источником, по-видимому, является находящаяся рядом звезда SAO (USNO 1275.18492757) класса A0, имеющая величину R=5m.6.
IRAS F02044+0957 - пара взаимодействующих галактик.
Источник IRAS F02044+0957 (TXSB0204+099) является наиболее изученным нами в данной выборке (Verkhodanov et al., 2001b; Chavushyan et al., 2005). Он был отобран как яркий объект базы данных APM, отождествляемый с радиоисточником с крутым спектром и не входящий ни в один из известных каталогов. Обзор DSS2 позволил разрешить его на 4 компонента (Рис.\,3.9), 2 из которых (A и B), как оказалось после спектроскопии (см. Таблицу 3.9), являются взаимодействующими галактиками (A - LINER, B - HII galaxy; z=0.093), компонент D является звездой класса G, а компонент C - галактикой с эмиссиоными линиями (z=0.186), не связанной c этой парой. Данные по наблюдаемым линиям приведены в Таблице 3.9 (см. также Рис. 3.11, 3.12). Относительные интенсивности, исправленные за покраснение, нормализованы на поток в Hβ. Ошибка отношения интенсивностей для всех эмиссионных линий, приводимых здесь, меньше 30%, что соответствует ошибке около 0.1 в единицах логарифма отношений интенсивностей. Данные для относительных потоков компонентов C и E не приводятся, т.к. не удается значимо вычислить коэффициент покраснения. В случае объекта C присутствует эмиссионная линия Hα, а Hβ - в абсорбции. У объекта E Hβ наблюдается в эмиссии, но сильно подавлена шумом континуума.

Таблица 3.9. Логарифмы наблюдаемых и скорректированных за покраснение отношений эмиссионных линий к потоку в Hβ для компонентов IRAS F02044+0957.
Комп. z c(Hβ) EW(Hβ)[OIII][OI][NII][SII]
(Å) λ5007 λ6300 λ6583 λλ(6717+6731)
A 0.093 1.377 19 0.26 -0.13 0.30 0.23
B 0.094 0.645 11 0.31 - -0.30 -0.09
C 0.186 - - - - - -
E 0.094 - - - - - -
IRAS F02044 Рис.3.11. Спектры галактик в области IRAS F02044+0957. Оптические спектры объектов A, B, C и E в области IRAS F02044+0957. Теллурические полосы на длинах волн λ6867, λ7186 и λ7594 не вычитались. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).
Star near F02044+0957 Рис.3.12. Спектр звезды класса G (компонент D) в области IRAS F02044+0957. Рисунок опубликован в работе (Верходанов и др., 2003c).

Вычисленные функции правдоподобия LR (de Ruiter, 1977) отождествления радиоисточника показывают, что для компонента A LR=28.7, а для компонента B LR=73.9. Для инфракрасного источника соответственно A имеет LR=1.52, B - LR=1.56. Мы принимаем отождествление компонента B как наиболее вероятное для радио и инфракрасного источника.
Отметим, что радиоизлучение пары AB имеет крутой спектр, а радиосветимость составляет L=9.381*1034erg/sec/cm2 (при H0=64 km sec-1Mpc-1 и q0=0.8). Инфракрасное излучение этой системы согласно стандартной гипотезе (Sanders et al., 1978) может быть обусловлено пылью, возникшей при взаимодействии галактик, которое усилило звездообразование.
Обратим внимание, что объект IRAS F02044+0957 находится на расстоянии 14'.4 от центра скопления галактик Цвики ZwCL 0203.6+1008 (Zwicky 619) (Zwicky, 1961-68). Радиус скопления около 12'.6. Если исследуемая пара галактик принадлежит скоплению, то расстояние от центра скопления составляет около 1.6 Мпс (Ω0=1). Кроме того, объект E имеет то же самое красное смещение, что и пара AB, что демонстрирует возможность факта принадлежности всех трех галактик скоплению Цвики 619.
Заключение.
Мы исследовали две подвыборки из кросс-идентификационного списка инфракрасных (IRAS) и низкочастотного радио (Texas 365МГц) каталогов. По данным наблюдений на РАТАН-600 Для радиоисточников первой подвыборки были подтверждены крутые (α<-0.85, S~να) спектры.
Объекты из второй подвыборки исследовались на спектрографе 2.1м телескопа обсерватории им. Гуилермо Харо в Кананеа. Среди объектов, являющихся кандидатами на отождествление, были обнаружены QSO, взаимодействующие галактики, инфракрасная галактика, 2 галактики с эмиссионными линиями, кандидат в объект типа BL Lac и 2 звезды. Результаты отождествлений показали, что примерно треть объектов из предложенной подвыборки являются взаимодействующими галактиками, где инфракрасное излучение может быть обусловлено пылью, а низкочастотное радиоизлучение, являющееся в нашем случае признаком не плоского спектра, показывает активность галактического ядра.

3.6. Выводы

Сейчас в CATS собраны свыше 400 астрофизических каталогов, в том числе >98% всех каталогизированных радиоданных. В БД включены, прежде всего, самые крупные радиокаталоги. Общий объем БД CATS составляет более 53Гб.

CATS имеет простую организацию, основанную на иерархической структуре хранения и описания данных и программ-функций CATS, и не требует коммерческих продуктов СУБД. Она позволяет выполнять процедуры выборки и отождествления источников среди разнообразных списков объектов. Имеются широкие возможности доступа, наиболее используемые из которых поддерживаются протоколами FTP, SMTP и HTTP.

Для астрофизических исследований БД предоставляет не только точные положения радиоисточников и характеристики континуальных радиоспектров, но также возможность изучать статистические свойства объектов. Подобные исследования были проведены при отождествлении декаметровых (12-25 МГц) УТР радиоисточников, имеющих большие боксы ошибок. Кроме точных координат, были получены списки источников с ультракрутыми радиоспектрами, представляющими независимый интерес при исследовании далеких радиогалактик. Для ряда объектов были найдены оптические, инфракрасные и рентгеновские отождествления. Обнаружено, что медианная величина размера источника для объектов с крутыми спектрами (α<-0.9) уменьшается с уменьшением спектрального индекса α, но остается в пределах 10÷30''.

С помощью внутренней кросс-идентификации каталогов различных диапазонов длин волн (а именно, инфракрасных IRAS каталогов и Техасского низкочастотного радиокаталога) были получены списки объектов для дополнительных исследований в радио и оптическом диапазонах. Для отобранных объектов на РАТАН-600 были проведены наблюдения для уточнения континуальных радиоспектров, и для некоторых объектов были сняты оптические спектры на спектрографе 2.1м телескопа обсерватории им. Гуилермо Харо в Кананеа. Среди объектов, являющихся кандидатами на отождествление, были обнаружены QSO, взаимодействующие галактики, инфракрасная галактика, 2 галактики с эмиссионными линиями, кандидат в объект типа BL Lac и 2 звезды. Результаты отождествлений показали, что примерно треть объектов из предложенной подвыборки являются взаимодействующими галактиками.

База данных CATS продолжает широко использоваться в радиоастрономических исследованиях на РАТАН-600, для получения первичных отождествлений с высокоточными каталогами VLA NVSS и FIRST, и селекции источников по спектральному индексу, что широко используется при отождествлении внегалактических источников, например, при исследовании групп галактик (Tovmassian et al., 1999) или расширении выборок квазаров (Chavushyan et al., 2001), объектов с континуальными спектрами (Балаян, Верходанов, 2004).

CATS продолжает пополняться новыми каталогами и развивается в рамках единой интегральной системы, объединяющей сразу несколько информационно-вычислительных ресурсов, представленных в данной работе (Верходанов и др., 2001b; Verkhodanov et al., 2001c; Verkhodanov, Trushkin, 2001).

Начало Введение Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Глава 6 Библиография Приложения
Назад Дальше...