VLBI data reduction in Astronomical Image Processing System and automated source detection using different algorithms

Abstract

[ES] El aprovechamiento del espectro electromagnético es un recurso muy recurrente en los principios de funcionamiento de los sistemas de navegación, así como en otros tipos de sistemas presentes en los vehículos aeroespaciales, como por ejemplo, los destinados a la detección remota. En la Universidad de Kagoshima, y más concretamente, en el departamento especializado en radioastronomía, se procesan las señales adquiridas por el sistema de exploración de radioastronomía japonés conocido como VERA. Éste consiste en un sistema de rastreo basado en el uso de la interferometría de muy larga línea de base a través de 4 radiotelescopios ubicados en Mizusawa, Iriki, Ogasawara e Ishigaki. El principal objetivo del trabajo es la reducción de datos compilados en formato VEX, provenientes del ya mencionado sistema VERA. Para el análisis de los datos, se ha empleado el software AIPS (Astronomical Image Processing System), desarrollado por el National Radio Astronomy Observatory de EEUU para el procesamiento de imágenes astronómicas tomadas con radiotelescopios. Mediante la reducción de los datos se obtienen imágenes a partir de las cuales se pueden identificar radio-fuentes localizadas en la Vía Láctea, y medir su velocidad y posición en coordenadas LSR (relativas al Sol). Este último proceso toma el nombre de `detección de fuentes', y se puede realizar tanto, utilizando el programa AIPS por medio de una inspección visual, como automatizarlo mediante el uso de algoritmos. En este trabajo se han implementado dos de los algoritmos más utilizados en proyectos similares, por un lado la detección por ajuste de modelo y, por otro lado, se aplica un modelo de red neuronal convolucional para la eliminación del ruido en imágenes que faciliten la detección de manchas. No obstante, es en el análisis de los resultados donde se valora la validez de los algoritmos implementados para los datos analizados en este proyecto en concreto. Finalmente, a partir de los resultados obtenidos, se estima el paralaje anual de la radio-fuente natural de emisión estimulada (máser astrofísico) designada como IRAS 21379+5106, que corresponde con una región de formación de una estrella masiva, para diversas mediciones tomadas en el periodo de un año.

[EN] The use of the electromagnetic spectrum is a very recurrent resource in the operating principles of navigation systems, as well as in other types of systems in aerospace vehicles, such as those for remote sensing. At Kagoshima University, and more specifically at the department specialising in radio astronomy, signals acquired by the Japanese radio astronomy scanning system known as VERA are processed. This is a tracking system based on the use of very long baseline interferometry through 4 radio telescopes located at Mizusawa, Iriki, Ogasawara and Ishigaki. The main objective of the project is the reduction of data compiled in VEX format from the aforementioned VERA system. For the analysis of the data, the AIPS (Astronomical Image Processing System) software, developed by the National Radio Astronomy Observatory from USA for the processing of astronomical images taken with radio telescopes, has been used. By reducing the data, images are obtained from which radio sources located in the Milky Way can be identified, and their velocity and position measured in LSR coordinates (relative to the Sun). The latter process is called 'source detection', and can be performed either using the AIPS programme by visual inspection, or automated using algorithms. In this work, two of the most widely used algorithms in similar projects are implemented, on the one hand, detection by model fitting and, on the other hand, a convolutional neural network model is applied for the denoising images to facilitate the detection of blobs. However, it is in the analysis of the results where it are assessed whether the algorithms implemented are suitable for the data analysed in this specific project. Finally, from the results obtained, it will be possible to estimate the annual parallax of the natural radio-stimulated emission source (astrophysical maser) designated as IRAS 21379+5106, which corresponds to a region of massive star formation, for several measurements taken over a period of one year.