[論文レビュー] ESO Imaging Survey. The Stellar Catalogue in the Chandra Deep Field South

M. A. T. Groenewegen, L. Girardi+11 more|ArXiv.org|May 29, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 31被引用数 30

ひとこと要約

本論文は、ESO Imaging SurveyのChandra Deep Field Southを対象として、UBVRIおよびUBVRIJKの多バンド光度を用い、低汚染の星のサンプルを構築するための多バンド星のカタログを提示する。SExtractorの形態的分類とカイ二乗法を用いたスペクトルエネルギー分布（SED）フィッティング手法を組み合わせることで、V ≈ 23.5で90%の完全性を達成し、QSOや未解像化銀河による汚染を約2.4%に制限する。これにより、星族の統計的解析や初期質量関数（IMF）の制約が可能となる。

ABSTRACT

(abridged) Stellar catalogues in five passbands (UBVRI) over an area of approximately 0.3 deg^2, comprising about 1200 objects, and in seven passbands (UBVRIJK) over approximately 0.1 deg^2, comprising about 400 objects, in the direction of the Chandra Deep Field South are presented. The 90% completeness level of the number counts is reached at approximately U = 23.8, B = 24.0, V = 23.5, R = 23.0, I = 21.0, J = 20.5, K = 19.0. A scheme is presented to select point sources from these catalogues, by combining the SExtractor parameter CLASS_STAR from all available passbands. Probable QSOs and unresolved galaxies are identified by using the previously developed χ^2-technique (Hatziminaoglou et al 2002), that fits the overall spectral energy distributions to template spectra and determines the best fitting template. The observed number counts, colour-magnitude diagrams, colour-colour diagrams and colour distributions are presented and, to judge the quality of the data, compared to simulations based on the predictions of a Galactic Model convolved with the estimated completeness functions and the error model used to describe the photometric errors of the data. The resulting stellar catalogues and the objects identified as likely QSOs and unresolved galaxies with coordinates, observed magnitudes with errors and assigned spectral types by the $χ^2$-technique are presented and are publicly available.

研究の動機と目的

• Chandra Deep Field Southにおける多バンド画像データから、高信頼性で低汚染の星カタログを生成すること。
• 体系的な光度分類手法を用いて、QSOや未解像化銀河が星と誤分類されるのを最小限に抑えること。
• 銀河モデルに基づくシミュレーションと観測された数密度、色-等級図、色-色図を比較することで、星カタログの信頼性を評価すること。
• 低質量星の初期質量関数（IMF）および星形成率（SFR）を制約するのに、データが適しているかどうかを評価すること。
• 赤方偏移とスペクトル型の割り当てが付加された、星、QSO、未解像化銀河の公開可能で詳細なアノテーション付きカタログを提供すること。

提案手法

• すべての利用可能なバンドでSExtractorのclass_starパラメータを用いて源の形態的分類を行い、点状源と拡張源を区別する。
• 信号対雑音比と完全性を最適化するため、マグニチュード依存の選択基準を用いて単一バンドカタログを統合し、統一された多バンドカタログを作成する。
• 観測されたスペクトルエネルギー分布（SED）を、例えばO-M型星、白色矮星、低質量星などのテンプレートスペクトルにカイ二乗法でフィットさせ、スペクトル型の割り当てとQSO・未解像化銀河の同定を行う。
• 独立データでキャリブレーションされた銀河系集団合成モデルを用いて、数密度、色、色-色分布を予測するためのシミュレーテッドカタログを作成する。
• 観測データとシミュレーテッドデータを、数密度、色分布、色-等級図、色-色図の観点から比較し、カタログ品質の妥当性を検証する。
• データから導出された完全性関数および光度誤差モデルを用いて、モックカタログに現実的な観測効果を再現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深紫外・可視・赤外域の多バンド画像データから、低汚染の星カタログを抽出する最適な手法は何か？
• RQ2 カイ二乗法SEDフィッティング手法は、深紫外領域のQSOや未解像化銀河を星と正確に区別できるか、その信頼性はどの程度か？
• RQ3 銀河系モデルに基づくシミュレーテッド光度データは、Chandra Deep Field Southでの観測された数密度および色分布をどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 最終的な星カタログにおけるQSOおよび未解像化銀河の汚染度はどの程度で、マグニチュードやバンドの深さに応じてどのように変化するか？
• RQ5 観測された色-等級図および色-色図に基づいて、対数正規初期質量関数（IMF）がパワー則形式よりもデータに適合するか？

主な発見

• 90%の完全性は、それぞれのバンドでU ≈ 23.8、B ≈ 24.0、V ≈ 23.5、R ≈ 23.0、I ≈ 21.0、J ≈ 20.5、K ≈ 19.0で達成される。
• カイ二乗法SEDフィッティング手法では、真の銀河の約15%が星と誤分類されるが、星カタログ全体のQSOおよび未解像化銀河による汚染は2.4%と推定される。
• 色-色図における外れ値解析により、7バンドカタログでは最大で≤6.3%、5バンドカタログでは≤2.3%の代替的汚染推定値が得られ、外れ値の定義やモデルの正確さに依存する。
• 観測データとシミュレーテッドデータの色-等級図、色-色図、色分布図には良好な一致が見られ、ほとんどの場合で0.1 mag以内の差異にとどまるが、V-RおよびR-Iで約0.2 magのずれが見られる可能性があり、これはボロメトリック補正の不確実性に起因する可能性がある。
• Chabrier（2001）が提唱した対数正規初期質量関数（IMF）は、元のモデルにおけるパワー則IMFよりもデータによりよく適合し、観測された星族分布との整合性が高くなる。
• 最終的な星カタログに加え、同定されたQSOおよび未解像化銀河は、CDSおよびESOのウェブサイトを通じて公開されており、座標、誤差付きのマグニチュード、スペクトル型の割り当てが含まれる。