Update on the North Celestial Pole Transient Search

Transcript

1. Update  on  the  North  Celes0al  Pole   Transient  Search  

   Adam  Stewart   Tom  Hassall,  Jess  Broderick,  Rob  Fender   University  of  Southampton,  Southampton,  UK  

2. Outline   •  Reminder  of  NCP  Data  and  Reduc0on  

   •  Updates  to  Strategy   – Quality  Control   – Peeling   •  Current  Image  Examples   •  Transient  Searching   •  Conclusions/Future  Work   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   2  

3. NCP  Data  -­‐  MSSS   •  MSSS  -­‐  Mul0frequency  Snapshot

    Sky  Survey.     •  With  each  MSSS-­‐LBA  observa0on,  a  single  sub  band  was  placed  on   the  NCP  field.  60  MHz  observa0ons  with  ~200  kHz  bandwidth  with   100  deg2  FoV.   •  2606,  11  minute,  snapshots.   03/12/2012   3   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   •  Observed  December   2011  –  April  2012  (~80%   complete).     •  MSSS  LBA  s0ll  at  80%   observed  –  so  a  few   more  NCP  observa0ons   to  come.   msss.astron.nl  

4. Reduc0on  Strategy   •  MSSS  data  -­‐>  follow  the  MSSS

    reduc0on  strategy.     •  Features  such  as:   –  Automa0cally  flag  bad  sta0ons.   –  Automa0cally  clip  bad  amplitude  gains  in  calibrators.   –  Provides  diagnos0c  plots  of  results  during  processing.   •  Refer  to  MSSS  reports  page  on  the  wiki   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   4   Simultaneously   observe   calibrator     Transfer  gain   solu0ons  to   target  from   calibrator   Perform  phase   only  calibra0on   using  model   Image  

5. Updates  to  Strategy  –  Quality  Control   •  Some  datasets

    are   simply  bad…   •  Agempted  to  create   a  non-­‐imaging   method  to  detect   bad  data.   •  Read  the  visibili0es   from  each  processed   dataset  looking  at   the  mean  or  median   values.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   5   L49040  (2012-­‐02-­‐27  04:13:00)  

6. Updates  to  Strategy  –  Quality  Control   •  A  quick

    method  of  cukng  very  bad  observa0ons.   •  However,  could  not  rely  on  method  completely,  and  this  combined  with   imaging  each  observa0on  gave  us  a  final  ‘bad  list’.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   6   Missing  sta0ons   Seems  to  be  odd  cases  of  rfi   or  poor  calibra0on.  

7. Quality  Aside  -­‐  Calibrators   •  Also  processed  all  the

    calibrator  observa0ons  to  check   performance.   •  Calibrators  seemed  to  show  a  slight  rise  in  flux   depending  on  their  eleva0on  in  the  sky.   •  When  the  beam  correc0on  is  completely  turned  off  in   BBS  –  the  rise  disappears.   •  Suggests  an  error  with  the  beam  model?..  Ongoing.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   7  

8. Updates  to  Strategy  -­‐  Peeling   •  Adopted  a  peeling

    technique  developed  by  Mike  Bell  for  MSSS.   –  See  Week  26  MSSS  report  for  more  details           •    While  improving  quality  –  the  method  has  also  been  used  to   subtract  3C  61.1.   •  Agemp0ng  to  also  peel  the  next  brightest  source,  3C  220.3  ,   however  had  issues…   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   8   Subtract  ALL   sources,  add   back  those  to  be   peeled   Solve  for  DDGs  in   the  direc0on  of   the  sources   Subtract  peeled   sources  and   apply  solu0ons   Add  back  all   unpeeled   sources  and   perform  phase   only  calibra0on  

9. Updates  to  Strategy  -­‐  Peeling   •  Simply  not  enough

    data  in  a  single  sub  band   for  BBS  to  solve.   •  While  some0mes  it  was  successful,  in  others   chunks  of  data  would  be  flagged.   •  Hence  only  3C  61.1  is  used  for  peeling.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   9   Before  Peeling   Aqer  Peeling   Very  slight  noise  improvement  

10. Updates  to  Strategy  -­‐  Combining   •  Each  block  of

     observa0ons  has  a  different   Right  Ascension.   – Has  the  effect  of  making  the  produced  maps   rotate.   •  Processed  one  set  of  data  where  the  phase   center  has  been  manually  set  using  NDPPP.   •  Enables  making  different  combina0ons  much   simpler.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   10   Double  3C  61.1  

11. Updates  to  Strategy  -­‐  AWimager   •  New  version  of

     Awimager  –  Thanks  to  Cyril  Tasse   •  Speed  of  imaging  the  NCP  has  drama0cally  improved.   •  For  example,  a  concatenated  50  observa0on  dataset,   imaging  size  of  1024,  40  arcsec  cell  size,  deep  cleaning,  on   12  core  Southampton  LOFAR  machine:   •  Some0mes  can  s0ll  use  very  small  major  clean  cycles,  thus   taking  a  long  0me  –  usually  bad  data.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   11   Old  AWimager   New  AWimager   Average  Memory  Usage   ~25  GB   ~3  GB   Time  Taken   11:58:27   00:08:31  

12. NCP  Images  –  Single  Observa0on   •  Single   Observa0on.

      •  Noise  ~400   mJy/beam   •  310  x  65   arcsec     (BPA  22  deg)   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   12  

13. NCP  Images  –  16  Combined   03/12/2012   Searching  for

     Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   13   •  16   concatenated   observa0ons.   •  Noise  ~170   mJy/beam   •  118  x  75   arcsec     (BPA  110  deg)  

14. NCP  Images  –  50  Combined   03/12/2012   Searching  for

     Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   14   •  50   concatenated   observa0ons.   •  Noise  ~120   mJy/beam   •  114  x  70   arcsec     (BPA  43  deg)  

15. NCP  Movies   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the

     NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   15   16  Combined  Movie    -­‐115  images   50  Combined  Movie    -­‐36  images  

16. √N  Improvement?   •  Simply,  does   combining   observa0ons

     follow   a  √N   improvement?   •  Shows  noise   improvement  from   concatena0ng  8,   16,  24,  32,  40  and   50  observa0ons.   •  Can  also  combine   in  the  image  plane,   using  the  50  SB   images  –  not  ideal   method.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   16  

17. Transient  Searching   •  Believe  image  quality  is  now  where

     it  should  be  –   concentra0on  going  forward  on  transient   searching.   •  Search  in  early  stages  –  however  can  begin  to   think  about  what  limits  would  be  imposed   considering  different  groupings.   •  NCP  observa0ons  slightly  sporadic  –  groupings   need  to  be  thought  about  carefully.     03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   17  

18. 03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam

     LOFAR  TKP  Mee0ng   18   10−4 10−3 10−2 10−1 100 101 102 103 104 10−7 10−6 10−5 10−4 10−3 10−2 10−1 100 101 Laz2010 Mat2009T Flux Density S [Jy] B2010T,V B2011T LOFARC (10 Epoch) Croft2010T LOFARF 30 MHz (10 Epoch) Ban2011V Ban2011T Bell2011T GY2006T LOFARF (10 Epoch) B2007T (1 Week) F2003V B2007T (2 Month) C2003V B2007T (1 Year) Bk2010V Snapshot Rate [deg−2] Ban2011 − Bannister et al. (2011) Bk2010 − Becker et al. (2010) Bell2011 − This work B2007 − Bower et al. (2007) B2010 − Bower et al. (2010) B2011 − Bower & Saul (2010) C2003 − Carilli at al. (2003) Croft2010 − Croft et al. (2010) F2003 − Frail et al. (2003) GY2006 − Gal−Yam et al. (2006) Laz2010 − Lazio et al. (2010) LOFARC − LOFAR commissioning LOFARF − LOFAR full array Mat2009 − Matsumura et al. (2010) V − denotes variable rate T − denotes transient rate ? − denotes upper limit NCP  Single  Obs   ~2500  snapshots   NCP  16  Combined   ~115  snapshots   NCP  50  Combined   ~35  snapshots   NCP  50  Combined     ~35  snapshots  1.4  GHz   α=-­‐1   NCP  50  Combined     ~35  snapshots  5.0  GHz   α=-­‐1   More  epochs   α<-­‐1   Extrapolate  limits  to   higher  frequencies   assuming  α=-­‐1:           Log  N  Log  S   120  mJy  -­‐>  5.14  mJy  at  1.4  GHz   120  mJy  -­‐>  1.44  mJy  at  5.0  GHz  

19. TraP   •  Of  course  the  transients  pipeline  will  be

     the   main  tool  for  analysis.     •  Light  Curves,  source  posi0ons  etc.     •  Data  processed  in  August,  imaged  with  CASA,   was  partly  passed  through  –  no  transients.   •  Image  sets  are  ready  to  be  passed  through.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   19  

20. NCP  Conclusions/Future   •  NCP  processing  in  a  very  good

     state  –  any  addi0ons  would   be  small  improvements  –  closely  monitor  MSSS.     •  Producing  very  nice  maps,  especially  with  the  new   AWimager.   •  Huge  poten0al  for  transient  searching,  is  now  really  the   main  focus  in  the  immediate  future.   •  Dataset  also  proved  to  be  useful  simply  in  terms  of  LOFAR   commissioning/MSSS   •  Next  steps:   –  Find  transients  (?)   –  NCP  Field  hopefully  con0nued  to  be  monitored.   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  LOFAR  TKP  Mee0ng   20  

21. Deep  NCP  LBA  Image   •  What  if  we  image

     everything?   03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam  TKP  Mee0ng   21   20  –  40   mJy/beam     Confusion   limited   ~40  mJy/ beam  

22. 03/12/2012   Searching  for  Transients  at  the  NCP  –  Amsterdam

     TKP  Mee0ng   22