Development of the 100/150 GHz band dual channel SIS receiver and line survey of CRL2688

Abstract

100/150 GHz 대역을 동시에 관측하기 위한 이중채널 수신기를 제작하였다. 전체 시스템을 구성하기 위한 준광학계의 설계에는 가우시안 빔 이론이 적용되었다. 카세그레인 초점 근처에서 두 개로 나뉘어진 빔은 각자의 준광학계를 거쳐서 각자의 피딩 시스템에 전달된다. 낮은 잡음 특성을 얻기 위해서 초전도 소자 믹서가 사용되었다. 두 대역의 믹서들은 4.2 K의 냉각 시스템에서 운용된다. 이러한 이중채널 수신기는 여러 개의 시스템으로 구성되어 있기 때문에, 각 시스템과 전체 시스템에 대한 측정이 실험실에서 이루어졌다. 시스템의 잡음 온도는 100 GHz 대역에 대해서는 50 K, 150 GHz 대역에 대해서는 80 K로 측정되었다. 우리는 이중채널 수신기를 14 m 망원경에 설치하여, 동시관측을 성공적으로 수행하였다. 두 대역사이의 지향오차는 3"로 관측되었다. 이 수신기를 이용하여 진화된 별인 CRL2688에 대해 스펙트럼 선 관측을 하고, 진화된 별을 둘러싼 외곽 층과 별 탄생 영역에 대해서 HC3N의 다중 천이 선으로 관측하여 이 두 지역의 여기 조건을 비교하였다. 스펙트럼 선 관측에서는 7 개의 분자들과 이들의 동위원소로부터 나오는 16 개의 천이 선이 관측되었다. 관측은 3 mm의 전 대역과 2mm 대역의 특정 분자들에 대해서 이루어졌다. 관측된 분자들은 CO, CS, HCN, HNC, HC3N, C2H, CN이다. 2 mm와 3 mm 대역에서 여섯 개의 HC3N 다중 천이 선으로 관측된 결과들은 LTE 가정을 통해서 얻은 회전도 (rotational diagram)로부터 회전여기온도를 얻었다. 다른 두 지역에 분포한 여섯 개의 천체 원에 대해서 약 17.7 23.0 K 에 이르는 값을 얻었다. 그러나 두 지역에서 여기조건의 차이는 보이지 않았다. ; We have developed the 100/150 GHz band dual channel receiver system to make a simultaneous observation of millimeter waves. The Gaussian beam theory is applied to the design of the quasioptical system to determine the layout of the dual channel receiver system. Two beams divided near the Cassegrain focus propagate to their feeding systems placed in the cryogenic dewar through their quasioptical components. To get the performance of the low noise, SIS mixers are used for both bands, which are operated in a refrigerator of 4.2 K. The measurements of the dual channel receiver system and its subsystems are accomplished in the laboratory. The receiver noise temperatures are average 50 K for 100 GHz band and 80 K for 150 GHz band in DSB mode. This receiver system is installed in the 14 m radio telescope of Taeduk Radio Astronomy Observatory (TRAO). The first light is successfully detected in both bands. The relative pointing offset between two bands is 3". Using this system, the spectral line survey for a proto planetary nebula, CRL2688. Sixteen transitions of seven molecular species and some of their isotopomer are detected in the line survey of 3 mm band toward CRL2688. A few specific lines in 2 mm band are also detected, which are the multi transitions or their isotopomers of the molecules detected in 3 mm band. CO, CS, HCN, HNC, HC3N, C2H, and CN are detected, which are compared with those in IRC+10216. The multi-transitional line study of HC3N (Cyanoacetylene) in two different regions are carried out. Six multi transitions of HC3N in 3 mm and 2 mm bands are detected in the star forming regions and in the envelope around the evolved star. Assuming the LTE, the rotational temperatures are obtained by the rotational diagram. These results show the rotational temperatures of 17.723.0 K for six sources in different regions. There is no significant difference in rotational temperature between star forming region and the envelope around the evolved star.