[論文レビュー] Exploring the Variable Sky with LINEAR. I. Photometric Recalibration with SDSS

Branimir Sesar, J. Stuart+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用数 66

ひとこと要約

本論文は、SDSSを基準として用い、LINEAR小惑星調査データの光度校正を再実施し、明るい源では0.03 magの精度、r ∼18では0.2 magの精度を達成した。校正済みデータセットは2500万以上の星に対して1対象あたり約200エポックを提供し、変光天体、特にRR Lyraeや食連星を含む7000個の確認済み周期的変光星の深さのある時空間的分析を可能にし、NSVSなどの先行調査に比べて動的範囲を3マグニチュード分拡大した。

ABSTRACT

We describe photometric recalibration of data obtained by the asteroid survey LINEAR. Although LINEAR was designed for astrometric discovery of moving objects, the dataset described here contains over 5 billion photometric measurements for about 25 million objects, mostly stars. We use SDSS data from the overlapping ~10,000 deg^2 of sky to recalibrate LINEAR photometry, and achieve errors of 0.03 mag for sources not limited by photon statistics, with errors of 0.2 mag at r~18. With its 200 observations per object on average, LINEAR data provide time domain information for the brightest 4 magnitudes of SDSS survey. At the same time, LINEAR extends the deepest similar wide-area variability survey, the Northern Sky Variability Survey, by 3 mag. We briefly discuss the properties of about 7,000 visually confirmed periodic variables, dominated by roughly equal fractions of RR Lyrae stars and eclipsing binary stars, and analyze their distribution in optical and infra-red color-color diagrams. The LINEAR dataset is publicly available from the SkyDOT website (http://skydot.lanl.gov).

研究の動機と目的

• SDSSを基準標準として用い、元来位置定量化を目的として設計されたLINEAR調査の正確な光度校正を実現すること。
• NSVS や ASAS などの既存データセットを超えて、広域変光調査の深さと観測頻度を拡大すること。
• 変光星や一時的現象の研究に役立てる、公開可能で高頻度・多エポックの光度データセットを提供すること。
• 校正済みデータを用いて、光学的および赤外色-色図における周期的変光星の分布を同定すること。
• 7000個の確認済み周期的変光星の視覚的分類を提供することで、将来的な自動変光星検出を支援すること。

提案手法

• 約10,000平方度にわたる重複するSDSSデータを用い、共通の星を光度標準として用いてLINEARの光度を再校正した。
• 非光度的条件およびLINEARデータ内の機器的バイアスを補正するための統計的フレームワークを適用した。
• LINEARとSDSS間の一致星ペアから導出されたゼロポイント補正および色依存補正を用いて、明るさを校正した。
• 変動性の特徴づけと誤検出信号の同定のため、時系列統計（中央値の明るさ、RMS、カイ二乗、歪度、尖度）を計算した。
• LINEARの対象をSDSSおよび2MASSのカタログと照合し、多波長光度分析を可能にした。
• 自動検出手法の検証および校正を目的として、約7000個の周期的変光星の光曲線を視覚的に分類した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSSを基準としてLINEARデータを再校正した場合に達成可能な光度精度はどの程度か？
• RQ2 NSVS や ASAS などの既存の広域変光調査と比較して、LINEARデータセットの深さと観測頻度はどの程度か？
• RQ3 光学的および赤外色-色図における周期的変光星（特にRR Lyraeおよび食連星）の分布はどのようになっているか？
• RQ4 非ガウス分布の誤差および機器由来のアーティファクトが、高頻度調査における誤検出の変光検出にどの程度寄与しているか？
• RQ5 光曲線の視覚的分類は、自動変光星検出パイプラインの信頼性をどの程度向上させることができるか？

主な発見

• 光度校正により、光子統計の制限がない源では0.03 magの精度、r ∼18では0.2 magの精度が達成された。
• LINEARは1対象あたり平均して200回の観測を提供し、SDSS調査の最も明るい4マグニチュードの天体の時空間的分析を可能にした。
• このデータセットは、NSVSの深さを3マグニチュード分拡大し、r ∼18まで到達した。
• 色-色図における周期的変光星の分布は、RR Lyraeと食連星の両方がほぼ同等の割合を占める二峰性分布を示した。
• 明るいLINEAR天体の自由度あたりのカイ二乗分布は約1に集中しているが、長尾（χ² > 3）を示しており、非ガウス的誤差に起因する誤検出の変光星が顕著に存在することが示された。
• 約7000個の周期的変光星の視覚的分類により、将来的な自動変光星検出アルゴリズムの高精度なトレーニングセットが得られた。