[論文レビュー] Astrometry with "Carte du Ciel" plates, San Fernando zone. II. CdC-SF: a precise proper motion catalogue

B. Vicente, Carlos Abad+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2009

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、サン・フェルナンド領域のデジタル化されたカルト・デュ・シエル写真 Plates から得られた、平均エポッホ 1901.4 および限界星等 V ≈ 16 を持つ 560,000 項目の星の高精度な天球測定カタログ、CdC-SF を提示する。商業用フラットベッドスキャナとカスタム歪み補正を用いることで、平均位置誤差 0.20" および運動星等誤差 2.0 mas/yr を達成し、ヒッパルコスと同等の精度を実現しているが、7 等星等暗い領域まで拡張している。

ABSTRACT

The historic plates of the "Carte du Ciel", an international cooperative project launched in 1887, offer valuable first-epoch material for the determination of absolute proper motions. We present the CdC-SF, an astrometric catalogue of positions and proper motions derived from the "Carte du Ciel" plates of the San Fernando zone, photographic material with a mean epoch of 1901.4 and a limiting magnitude of V~16, covering the declination range of -10deg < declination < -2deg. Digitization has been made using a conventional flatbed scanner. Special techniques have been developed to handle the combination of plate material and the large distortion introduced by the scanner. The equatorial coordinates are on the ICRS defined by Tycho-2, and proper motions are derived using UCAC2 as second-epoch positions. The result is a catalogue with positions and proper motions for 560000 stars, covering 1080 degrees squared. The mean positional uncertainty is 0.20" (0.12" for well-measured stars) and the proper-motion uncertainty is 2.0 mas/yr (1.2 mas/yr for well-measured stars). The proper motion catalogue CdC-SF is effectively a deeper extension of Hipparcos, in terms of proper motions, to a magnitude of 15.

研究の動機と目的

• 歴史的カルト・デュ・シエル写真 Plates を用いて、サン・フェルナンド領域の暗い星に対して高精度な天球測定カタログと運動星等を構築すること。
• ヒッパルコスやティコ-2 のような既存カタログの限界（それぞれ V ≈ 7.3 および V ≈ 12）を克服すること。
• 現代の調査と比較して約 100 年の時間ベースラインを持つ写真 Plates を用いて、運動星等測定のベースラインを延長すること。
• 商業用フラットベッドスキャナを用いたコスト効率の良いデジタル化手法を開発・検証し、歴史的 Plates の天球測定還元に応用すること。
• 銀河運動論的研究の補完的役割を果たす、高密度で暗い基準フレームを提供すること。

提案手法

• 商業用フラットベッドスキャナを用いてサン・フェルナンド領域のカルト・デュ・シエル Plates をデジタル化し、1 角秒未満の位置精度を達成した。
• スキャナに起因する歪みを低減するため、カスタム画像処理および歪み補正技術を適用し、天球測定の整合性を確保した。
• 天球座標をティコ-2 を基準として用いることで、ICRS 参照フレームに変換した。
• 2 回目の観測時刻における UCAC2 位置との照合により、約 100 年の時間ベースラインを用いて運動星等を導出した。
• ティコ-2 星等を UBV 系に変換し、2MASS の J および K バンドから推定された疑似-V 星等に変換することで、光度校正を実施した。
• ヒッパルコスおよび UCAC2 との外部比較と、オープンクラスタにおける運動星等誤差の分析を通じて、誤差推定値の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 商業用フラットベッドスキャナは、歴史的写真 Plates からの高精度な天球測定を可能にする十分な精度を達成できるか？
• RQ2 コスト効率の良いデジタル化パイプラインを用いてカルト・デュ・シエル Plates を還元する際、達成可能な位置誤差および運動星等誤差はどの程度か？
• RQ3 CdC-SF カタログの天球測定精度は、ヒッパルコスおよび UCAC2 と比較して、異なる星等範囲でどの程度か？
• RQ4 CdC-SF カタログは、星等および天の位置カバー範囲において、高精度運動星等カタログのダイナミックレンジをどの程度拡張しているか？
• RQ5 得られたカタログは、信頼性があり、深く、高密度な基準フレームとして、銀河運動論的研究に役立つだろうか？

主な発見

• CdC-SF カタログには、赤緯 -10° ≤ δ ≤ -2° の 1080 平方度にわたる領域に 560,000 項目の星の位置と運動星等が含まれる。
• 平均位置誤差は 0.20"（良好に測定された星では 0.12"）、平均運動星等誤差は 2.0 mas/yr（良好に測定された星では 1.2 mas/yr）である。
• カタログはヒッパルコス（1 mas/yr）と同等の運動星等精度を達成しているが、V ≈ 16 まで拡張されており、ヒッパルコスより 7 等星等暗い領域までカバーしている。
• ヒッパルコスおよび UCAC2 のデータとの外部比較により、誤差推定値の信頼性が確認され、オープンクラスタにおける誤差トレンドも一貫していた。
• 星等分布図では、CdC-SF カタログが V = 15.1 まで達しており、その後に減少傾向を示す。2MASS の J および K バンドからの疑似-V 星等は、ヒッパルコス星等と良好な相関を示している。
• カタログにはヒッパルコス、ティコ-2、UCAC2、2MASS とのクロス識別が含まれており、完全性を確保するため、これらのカタログに欠落している星のリストも提供している。