[論文レビュー] Gaia data release 1: Principles of the photometric calibration of the G band

J. M. Carrasco, D. W. Evans+25 more|Data Archiving and Networked Services (DANS)|Nov 7, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 36被引用数 39

ひとこと要約

本論文は、ガイヤ・データリリース1（Gaia DR1）の光度校正フレームワークを提示する。内部校正は、安定した光源のガイヤ自身の観測に基づき自己一貫性のある内部校正を確立し、その後、絶対フレックススケールにリンクするために94個の標準光度星（SPSS）を用いた外部校正が行われた。この手法により、典型的な光度精度が3 mmagに達し、このリリースではデータの不完全性のため、アパーチャ損失や放射線損傷補正は適用されていない。

ABSTRACT

Context. Gaia is an ESA cornerstone mission launched on 19 December 2013 aiming to obtain the most complete and precise 3D map of our Galaxy by observing more than one billion sources. This paper is part of a series of documents explaining the data processing and its results for Gaia Data Release 1, focussing on the G band photometry. Aims. This paper describes the calibration model of the Gaia photometric passband for Gaia Data Release 1. Methods. The overall principle of splitting the process into internal and external calibrations is outlined. In the internal calibration, a self-consistent photometric system is generated. Then, the external calibration provides the link to the absolute photometric flux scales. Results. The Gaia photometric calibration pipeline explained here was applied to the first data release with good results. Details are given of the various calibration elements including the mathematical formulation of the models used and of the extraction and preparation of the required input parameters (e.g. colour terms). The external calibration in this first release provides the absolute zero point and photometric transformations from the Gaia G passband to other common photometric systems. Conclusions. This paper describes the photometric calibration implemented for the first Gaia data release and the instrumental effects taken into account. For this first release no aperture losses, radiation damage, and other second-order effects have not yet been implemented in the calibration.

研究の動機と目的

• ガイヤ自身の観測のみを用いて、ガイヤ DR1 の自己一貫性のある内部光度システムを確立すること。
• 地上標準星を用いた外部校正により、内部フレックススケールを絶対物理単位にリンクさせること。
• 焦点面における機器の変動、特に色依存の通過関数のずれや時間依存的要因を考慮すること。
• ゼロポイント補正および変換補正を通じて、ガイヤ DR1 の光度データを既存の光度システムと比較可能にするための手段を提供すること。
• 今後のデータリリースの基盤を築くために、アパーチャ損失や放射線損傷といった未モデル化された効果を同定すること。

提案手法

• 校正は内部および外部の段階に分けられる：内部校正はガイヤ自身のデータに基づき一貫性のあるフレックススケールを構築し、外部校正はそれを絶対フレックスに固定する。
• 内部校正は、望遠鏡、視野、CCD、露光時間、AC位置に基づくグループ化された校正ユニット（CUs）を用い、BP/RP スペクトロフォトメトリーから得られる色項を含む。
• 安定で変動のない光源の観測フレックスと、現在の校正パラメータに基づく予測フレックスを比較することで、自己一貫性のあるフレックススケールを導出する。
• 内部校正モデルは、色依存補正を用いて機器の変動を補正し、大規模（LS）および小規模（SS）校正コンponentの両方を含む。
• 外部校正は、光度条件のもとで観測された94個の妥当性確認済み SPSS を用い、ゼロポイントおよび標準光度システムへの変換を決定する。
• 校正ユニット間の十分な混合と、必要に応じたリンク校正の適用により、明るさ範囲にわたって別々の光度システムが作成されるのを回避する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガイヤ自身の観測のみを用いて、ガイヤ DR1 の自己一貫性のある光度システムをどのように確立できるか？
• RQ2 正確な光度測定を達成するために、焦点面応答のばらつきや時間依存的変化といった機器効果をどのようにモデル化する必要があるか？
• RQ3 最小限の地上標準星を用いて、内部フレックススケールを絶対物理フレックスにどのようにリンクできるか？
• RQ4 ガイヤ DR1 の校正における主な制限要因は何か？特に、アパーチャ損失や放射線損傷といった効果は、なぜ未モデル化されているのか？
• RQ5 BP/RP スペクトロフォトメトリーの使用が、G バンド校正における色項推定をどのように高精度に可能にするか？

主な発見

• 内部校正により、数百万の安定した光源を用いて、ガイヤ焦点面全体およびミッション期間にわたる自己一貫性のあるフレックススケールが達成された。
• 外部校正により、妥当性確認済み SPSS をたった94個のみで使用し、1%未満の精度で絶対フレックスにリンクし、3%未満の精度を達成した。
• 最終的な光度精度は3 mmagに達し、ガイヤ DR1 の目標を満たした。
• 校正モデルは、光源の色、AC位置、望遠鏡、CCDの行およびストリップ、観測時刻に起因する通過関数の変化をすべて考慮している。
• アパーチャ損失や放射線損傷は、入力データが不十分なため DR1 では含まれていなかったが、今後のリリースで計画されている。
• LS および SS キャリブレーションユニットの使用により、グローバルおよびローカルな機器変動を効果的に処理でき、明るさおよび色の範囲にわたる一貫性が保証された。