Update on TKSP imaging results

Alexander van der Horst
LOFAR Transients Key Project Meeting, Meudon, December 2011

Transcript

1. Update on Transient KSP Imaging Results Alexander van der Horst University of Amsterdam Jess Broderick University of Southampton Martin Bell, Valeriu Tudose, Dan Calvelo, Dan Plant, Richard Plotkin, Dario Carbone, Adam Stewart, Gosia Pietka, Antonia Rowlinson, John Swinbank, Evert Rol, Bart Scheers, Jason Hessels, James Miller-Jones, Rob Fender, Ralph Wijers and the LOFAR Transients KSP
2. LOFAR  imaging  pipeline
3. TKSP  data  overview • PSR  B0329+54  (MarCn  Bell/Jess  Broderick) • PKS  1510-­‐089  (Adam  Stewart/Gosia  Pietka/Jess   Broderick) • 3C  454.3  (Jess  Broderick) • M101  (Antonia  Rowlinson) • SS433  (Jess  Broderick) • GRS  1915+105  (Richard  Plotkin/Dario  Carbone) • Cygnus  X-­‐1  (Dan  Calvelo/Dan  Plant) • Cygnus  X-­‐3  (Valeriu  Tudose)
4. PSR  B0329+54  field • 11  x  12  hour  and  8  x  6  hour  observaCons • April  2010  –  November  2011 • 7  –  20  staCons • Field  of  view:  ~20  deg2 • Noise:  4-­‐15  mJy/beam • 2  transient  candidates: – 1  turns  out  to  be  artefact  at  edge  of  image   (Cimager  performed  poorly  at  image  edge) – 1  with  higher  confidence,  but  what  is  it?
5. Transient  candidate All  observaCons Aug  –  Oct  2010 ObservaCons Dec  2010 WENSS 325  MHz
6. Transient  light  curve • Non-­‐detecCons  in  Oct/Nov;    noise:  10  mJy/beam • No  radio,  opCcal,  X-­‐ray  or  gamma-­‐ray  counterpart  so  far • WSRT  observaCons  at  1.4  GHz  and  325  MHz  scheduled:   December  16-­‐18  with  simultaneous  LOFAR  observaCons
7. PKS  1510-­‐089 • Blazar  with  record  flux  levels   in  gamma  rays  (Fermi  LAT)   and  cm/mm  radio   (Effelsberg/IRAM)  on   October  20  &  21  (Atel  3694,   3698) • 11  HBA  LOFAR  observaCons  (Oct  23  –  Nov  11): – TesCng  LOFAR  with  variable  bright  sources – TesCng  LOFAR  with  a  low  DeclinaCon  source  (-­‐9) – Core  and  remote  staCons;  last  7  also  internaConal • Sky  model:  gsmuCls.py  script,  ~600  sources  including   PKS  1510-­‐089
8. • Only  core  staCons  used  –  good  first  calibraCon  since   VLSS/NVSS  sky  model  maybe  not  adequate  for   longest  baselines • Standard  cookbook  parameters  with  few  tweaks • One  good  image  from   one  observaCon • Averaged  from  21  sub-­‐ bands • Post  BBS  flagging  of   25%    –    to  be  reduced! • Flux:  4.4  Jy • Noise:  138  mJy/beam   PKS  1510-­‐089:  current  status
9. One  sub-­‐band  of  nice   averaged  image Best  of  the  worst: One  sub-­‐band  of  other  obs. Results  can  vary  wildly  with  same  parameters!
10. • Only  one  observaCon  so  far  with  a  good  final  image • InvesCgaCons: – Effects  of  relaCvely  low  DeclinaCon  (-­‐9  deg) – Sun  only  20  degrees  away    –    needed  in  sky  model? – InternaConal  baselines  affecCng  core  data? – CalibraCon  poor  with  very  high  amplitude  spikes  post  BBS • ConCnued  observaCons,  hopefully  recording  flux  peak PKS  1510-­‐089:  current  &  future  work
11. 3C  454.3 • Blazar  with  large  flares  from  high-­‐energy  gamma  rays   down  to  low  radio  frequencies • LOFAR  6  hour  HBA  test  observaCons  in  August • Sky  model:  gsmuCls.py  script,  3C  454.3  removed • First  image  with  6  sub-­‐bands:  119.1-­‐152.3  MHz • Remote  staCons  flagged • Individual  images  combined  in  image  plane • ResoluCon  195x168  arcsec • StaCon  beam  correcCon  at  center  of  field  
12. 3C  454.3:  first  image • 3C  454.3  detected:  3.4  Jy/beam • Noise:  70  mJy/beam;  calibraCon  needs  to  be  checked
13. SN2011fe  in  M101 • Youngest  Type  Ia  SN  ever   recorded • Most  nearby  Type  Ia  SN  in   decades  (6.4  Mpc) • No  detecCon  at  high  radio   frequencies • LOFAR  4  hour  HBA  observaCon • 4  days  aoer  discovery  (Aug  28) • Sky  model  from  imaging   pipeline  used WSRT  at  1.4  GHz  (Horesh  et  al.  2011)
14. SN2011fe  in  M101:  careful  cleaning Before  …                                                                      …  and  aoer
15. SN2011fe  in  M101:  zoom  in Before  …                                                                      …  and  aoer
16. SN2011fe  in  M101:  comparison LOFAR  HBA NVSS  (1.4  GHz) • Non-­‐detecCon  not  unexpected  based  on  higher   frequency  observaCons  and  modeling • Good  exercise  in  cleaning  procedures  –  to  be  improved!
17. SS433  /  W50 • Famous  GalacCc  microquasar  at  5.5  kpc • Mildly-­‐relaCvisCc  precessing  jets  from  SS433  inflate   structures  in  supernova  remnant  W50 VLA  1.4  GHz  (Dubner  et  al.  1998) VLA  74  MHz  (Miller-­‐Jones  et  al.  2007)
18. SS433  /  W50:  new  LOFAR  observaCons • Three  6  hour  HBA  observaCons: – Jun  25:  19  core  +  7  Dutch  remote – Aug  16:  18  core  +  8  Dutch  remote – Sep  11:  20  core  +  8  Dutch  remote • Sky  model:  PyBDSM  &  shapelets  on  74  MHz  VLA  map • SS433  not  included  in  sky  model • Shortest  baselines  (<  50  m)  excluded  from  BBS   because  of  unsaCsfactory  W50  model  –  not  flagged   in  imaging • Dutch  remote  staCons  flagged  completely  because  of   unsaCsfactory  model  on  long  baselines • Beam  correcCon  applied  at  field  center
19. SS433  /  W50:  June  observaCons • 59  sub-­‐bands,  115.0-­‐148.2  MHz;  280x150  arcsec • Noise:  15  mJy/beam;    SS433:  0.75  +/-­‐  0.15  Jy
20. SS433  /  W50:  August  observaCons • 103  sub-­‐bands,  115.0-­‐152.1  MHz;  240x190  arcsec • Noise:  11  mJy/beam;    SS433:  1.07  +/-­‐  0.21  Jy
21. SS433  /  W50:  September  observaCons • 145  sub-­‐bands,  115.0-­‐144.7  MHz;  240x230  arcsec • Noise:  11  mJy/beam;    SS433:  1.25  +/-­‐  0.25  Jy
22. SS433  /  W50:  results  &  future  work • CalibraCon  seems  accurate  to  10-­‐20% • Marginal  detecCon  of  variability? • No  obvious  transients  when  comparing  observaCons • Future  work: – Sky  model  improvements – ConCnued  observaCons – Re-­‐analysis  of  April  HBA  data  (2  x  2  hours) – Analyze  LBA  data – Image  data  with  AWimager  and  use  self-­‐calibraCon  
23. SS433  /  W50:  first  AWimager  results • June  observaCons • Core  staCons  only • Noise:  250  mJy/beam • 500x180  arcsec • Noise  in  individual   sub-­‐bands  factor  2   worse  than  in  CASA  
24. GRS  1915+105 • Famous  GalacCc  microquasar • Complicated  field  with  H  II  regions  and  SN  remnants • LOFAR  6  hour  HBA  observaCon • Standard  pipeline  and  cookbook  parameters • First  image  with  15  sub-­‐bands • Individual  sub-­‐band  images  combined  in  image  plane  
25. GRS  1915+105:  comparison LOFAR  HBA WSRT  at  325  MHz (Miller-­‐Jones  et  al.  2007)
26. GRS  1915+105:  comparison LOFAR  HBA WSRT  at  325  MHz (Miller-­‐Jones  et  al.  2007)
27. GRS  1915+105:  future  work • Explore  different  flagging  cuts • Improve  the  sky  model: – Now  only  VLSS  (74  MHz),  spectral  index  ~0.7  assumed – Near  future  :  include  325  MHz  image  (James  Miller-­‐Jones) • Use  all  256  sub-­‐bands;  close  to  possible  detecCon?    
28. Cygnus  X-­‐1 • LOFAR  6  hour  HBA  observaCon • 49  sub-­‐bands,  average  at  128  MHz • Images  for  each  sub-­‐band  combined  in  image  plane • Remote  staCons  not  included • ResoluCon:  3x6  arcmin • Sky  model:   – PyBDSM  on  a  WENNS  mosaic:  1050  model  sources – Cyg  A  model  based  on  VLA  image  at  325  MHz  (3  arcsec) • Noise:  12-­‐20  mJy,  depending  on  closeness  to  bright   sources  (sidelobe  related  artefacts)
29. Cygnus  X-­‐1:  wide-­‐field  image LOFAR  HBA Sky  model
30. Cygnus  X-­‐1:  zoom  in LOFAR  HBA Sky  model
31. H  II  region  close  to  Cygnus  X-­‐1 LOFAR  contours  on  opCcal  map (courtesy  of  David  Russell) LOFAR  contours  (60,90  mJy)  on   WENNS  325  MHz  (20,30,40,60  mJy)
32. Cygnux  X-­‐3 • Image  of  one  sub-­‐band  looks  promising • Sky  model  very  important:  Cyg  A  at  7  deg,  W66  at  5  deg
33. Cygnus  X-­‐3:  first  results • Noise:  0.1  Jy/beam • Possible  0.2  Jy  source,  2  arcmin  from  Cyg  X-­‐3  posiCon
34. Imaging  challenges • Find  best  way  to  generate  iniCal  sky  model • Start  with  core  staCons  for  iniCal  model,  then   remote  ones  with  self  calibraCon? • ContribuCon  of  A-­‐team   sources  and  demixing • Take  direcCon  dependent   effects  into  account • Try  global  solver  to  improve   calibraCon  (mulCple  sub-­‐ bands)
35. Flagger  tesCng • Make  sure  that  transients  are  not  mistaken  for  RFI • Add  model  transients  to  real  data  to  test  the   AOflagger • Example:  2  Jy  source  on  for  half  hour  in  6  hour   observaCon  of  PSR  B0329+54        flagged   • Test  the  limits  of  pipeline  parameters  in  terms  of   amplitude  and  duraCon  of  sources • InvesCgate  various  parameters  to  minimize   unwanted  flagging  of  bright  transients • SoluCon:  separate  pipelines  for  transient  searches?  
36. Summary  &  future  work • Good  progress  being  made  with  the  various  fields • Several  new  commissioners  have  been  trained • TKSP  input  in  general  commissioning  important • AWimager  tesCng: – TKSP-­‐specific  tests – Imaging  Busy  Week  (Jan  30  –  Feb  3) • TesCng  of  source  extractors  (PYSE  /  PyBDSM) • Quality  control  metrics  for  trip/trap  +  sky  model   tesCng • MSSS  preparaCon • Imaging  team  increased,  but  volunteers  welcome!