[論文レビュー] Comparison of Asteroids Observed in the SDSS with a Catalog of Known Asteroids

Mario Jurić, Željko Ivezić+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2002

Astro and Planetary Science被引用数 60

ひとこと要約

本稿では、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）が検出した18,000個の小惑星を既知の小惑星カタログと照合し、正確なマルチカラーフォトメトリと軌道要素を有する2,641個のユニークな一致を同定した。SDSSで導出されたVマグニチュードとカタログ予測値との間に0.4等級の系儀的オフセットが存在することが判明し、赤色小惑星ほど顕著になる。これは明るい小惑星の数を1.7倍過大評価することにつながり、小惑星家族における強い色分離が確認された。特にi*-z*色が極端な小惑星はベスタ家族のメンバーを信頼性高く特定できる。

ABSTRACT

We positionally correlate asteroids from existing catalogs with a sample of $\about$18,000 asteroids detected by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS, Ivezić {\em et al.} 2001). We find 2641 unique matches, which represent the largest sample of asteroids with both accurate multi-color photometry and known orbital parameters. The matched objects are predominantly bright, and demonstrate that the SDSS photometric pipeline recovers \about90% of the known asteroids in the observed region. For the recovered asteroids we find a large offset (\about 0.4 mag) between Johnson V magnitudes derived from SDSS photometry and the predicted catalog-based visual magnitudes. This offset varies with the asteroid color from 0.34 mag for blue asteroids to 0.44 mag for red asteroids, and is probably caused by the use of unfiltered CCD observations in the majority of recent asteroid surveys. This systematic photometric error leads to an overestimate of the number of asteroids brighter than a given absolute magnitude limit by a factor of \about 1.7. The distribution of the matched asteroids in orbital parameter space indicates strong color segregation. We confirm that some families are dominated by a single asteroid type (e.g. the Koronis family by red asteroids and the Themis family by blue asteroids), while others appear to be a mixture of blue and red objects (e.g. the Nysa/Polana family). Asteroids with the bluest \iz colors, which can be associated with the Vesta family, show particularly striking localization in orbital parameter space.

研究の動機と目的

• SDSS画像サーベイにおける小惑星検出の完全性と正確性を、既知の小惑星カタログと照合することで評価すること。
• SDSSで導出されたマグニチュードとカタログベースの視覚的マグニチュードとの間の系統的フォトメトリックオフセットを定量化すること。
• SDSSの5バンドフォトメトリを用いて、小惑星家族における色分離を調査すること。
• SDSSフォトメトリックパイプラインが移動天体を同定する能力と、その小惑星集団研究への影響を評価すること。

提案手法

• アストロメトリック位置を用いて、SDSSで検出された移動天体を既知の小惑星カタログ（ASTORB）と位置的に照合した。
• 標準変換を用いて、5バンドフォトメトリ（u*, g*, r*, i*, z*）からSDSSベースのジョンソンVマグニチュードを計算した。
• SDSSで導出されたVマグニチュードとカタログベースの視覚的マグニチュードを比較し、系統的オフセットを特定した。
• 極端なi*-z*色を持つ小惑星の軌道パラメータ空間（a', e', sin(i')）を分析し、ベスタ家族領域におけるクラスタリングを検証した。
• 統計的分析を用いて、SDSS移動天体パイプラインにおける小惑星検出の完全性と汚染度を評価した。
• 高赤方偏移対象に対してi*-z*色に基づく分類（J/Vタイプ）を適用し、ベスタ家族のメンバー資格を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたSDSS領域内の既知の小惑星のうち、何パーセントがSDSSフォトメトリックパイプラインによって回収され、汚染率はどの程度か？
• RQ2 なぜSDSSマグニチュードスケールはカタログベースの視覚的マグニチュードと系統的に異なるのか？また、小惑星の色によってその差はどのように変化するのか？
• RQ3 SDSSフォトメトリのi*-z*色は、軌道要素空間におけるベスタ家族メンバーの特定に信頼性を持って利用できるか？
• RQ4 小惑星家族は色の組成においてどのように異なっているのか？青色と赤色小惑星の間で強い分離が見られるか？
• RQ5 フォトメトリックオフセットは、SDSSのようなサーベイにおける小惑星集団の正規化にどの程度影響を及ぼすか？

主な発見

• SDSSフォトメトリックパイプラインは、観測領域内の既知の小惑星の約90％を回収しており、汚染度は数パーセントにとどまる。
• SDSSで導出されたVマグニチュードとカタログベースの視覚的マグニチュードとの間に約0.4等級の系統的オフセットが存在し、青色小惑星では0.34等級、赤色小惑星では0.44等級にまで増大する。
• このフォトメトリックオフセットにより、ある絶対マグニチュード限界よりも明るい小惑星の数が約1.7倍過大評価されている。
• 一致した小惑星の軌道パラメータ空間における分布は、強い色分離を示しており、コロニス家族は赤色小惑星が支配的で、テミス家族は青色小惑星が支配的であり、ニサ/ポラナ家族は混合である。
• i*-z* < -0.25を満たす小惑星のうち99体（全131体中）が、ベスタ家族のコアおよびテール領域にクラスタリングしており、この色インデックスがベスタ家族メンバーを信頼性高く特定できることを確認した。
• SDSSの5バンドフォトメトリは、i*-z*色を用いてベスタ家族の小惑星を強力に同定可能であり、小惑星家族の組成的・動力学的特徴の研究に強力なツールを提供する。