基于源频相位参考技术的低光度活动星系核的毫米波VLBI观测研究

Source-frequency phase-referencing (SFPR) technique is a new very long baseline interferometry (VLBI) technique. It can increase the coherent integration time and improve the sensitivity of millimeter VLBI observations. We propose to use SFPR technique for millimeter VLBI study of the low-luminosity active galactic nuclei (LLAGN). It is hoped to have the LLAGN, which is near the detection edge of traditional VLBI technique, being imaged and model-fitted as a normal active galactic nuclei. This provides an opportunity to study the core size and brightness temperature of LLAGNs. Furthermore, SFPR can measure the core-shift of LLAGNs, which reflects the morphology and magnetic field along the jet precisely. We have obtained two epochs observation time on LLAGN (24 hours in total) with VLBA in SFPR mode, it covers four frequency bands including 8.8, 22, 44 and 88GHz. This guarantees a full understand of SFPR technique with these experiments. SFPR can also serve for the calibration of future simultaneous multi-band VLBI receiving system. The study of this program pave a way to the related technique and scientific applications.

源频相位参考（SFPR）技术是甚长基线干涉测量（VLBI）的新技术，它能延长毫米波观测的相干积分时间，提高VLBI观测的灵敏度。我们提出利用SFPR技术实现低光度活动星系核（LLAGN）的毫米波VLBI观测研究。有望将处于传统VLBI技术探测灵敏度边缘的LLAGN按照正常活动星系核成图和模型拟合分析，为深入研究LLAGN的中央核尺寸和亮温度等提供了可能；并且SFPR技术能同时测量LLAGN的核移，为研究其喷流结构形态和磁场强度提供了高精度测量数据。目前我们已经获得美国VLBA两个历元共24小时的观测时间，覆盖4个观测频段（8.8/22/44/88GHz），主要用于LLAGN的SFPR观测，为开展相关研究提供了条件保障。SFPR技术也可作为将来VLBI的发展趋势——多频同时接收观测系统的校准技术，具有重要的技术参考和科学应用价值。

感谢国家自然科学基金的支持，使得我有机会深入研究毫米波VLBI前沿技术——源频相位参考技术和具体的科学应用。我们是在国际上首次将源频相位参考技术成功用于暗弱的低光度活动星系核的科学观测研究，包括之前的M81和在本项目中成功观测的M84和M87，经过对多个科学目标的重复验证，证明了这项新技术的独特优势和将其运用于天文观测与研究的可行性。通过利用这项毫米波VLBI前沿技术，首次获得一颗暗弱射电源M84在3毫米波段的高分辨率图像，并高精度测定了M87黑洞的空间位置和在3毫米波段探测到约为4.8高斯的喷流核心区域磁场强度。基于我们研究和调研，建议在国内天马射电望远镜配置K/Q/W三频同时接收系统也得到中国科学院天文专项的支持，这种技术方案目前是国际毫米波VLBI的一个发展方向，下一代事件视界望远镜也在考虑配置86/230/345GHz多频同时接收系统，我们的研究走在了国际的前沿。另外，我们也参与了东亚VLBI网的科学观测和性能评估，为后续开展多频同时接收系统的观测提供了参考。还有多篇相关论文在整理中，也有多个相关观测申请获得了观测时间和准备申请中。总之，项目的研究内容和研究目的均达到了预期效果，期待后续相关成果能够顺利发表。