[論文レビュー] HST Stellar Standards with 1% Accuracy in Absolute Flux

R. C. Bohlin|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、純水素白色矮星の非局所熱力学平衡（NLTE）モデル大気を用い、高精度なSTISおよびNICMOS分光測光法を組み合わせることで、絶対フラックスの精度が1%であるハッブル宇宙望遠鏡（HST）の星像フラックス基準ネットワークを確立した。この手法により、紫外線から近赤外線にわたり、0.5–1%の内部的一致性が達成され、HST機器および将来的なミッション（JWSTやSNAP）の高精度なキャリブレーションが可能になった。

ABSTRACT

Free of any atmospheric contamination, HST provides the best available spectrophotometry from the far-UV to the near-IR for stars as faint as V~16. The HST CALSPEC standard star network is based on 3 standard candles: the hot, pure hydrogen white dwarf (WD) stars G191B2B, GD153, and GD71, which have Hubeny NLTE model flux calculations that require the atomic physics for only one atom. These model flux distributions are normalized to the absolute flux for Vega of 3.46x10^{-9} erg cm^{-2} s^{-1} Å^{-1} at 5556Åusing precise Landolt V band photometry and the V bandpass function corrected for atmospheric transmission by M. Cohen. The 3 primary WD standards provide absolute flux calibrations for FOS, STIS, and NICMOS spectrophotometry from these instruments on the HST. About 32 stellar spectral energy distributions (SEDs) have been constructed with a primary pedigree from the STIS data, which extends from 1150 Åfor the hot stars to a long wavelength limit of 1μm. NICMOS grism spectrophotometry provides an extension to 1.9μm in the IR for 17 of the HST standards and longward to 2.5μm for a few of the brighter stars. Included among these HST standards are Vega, the Sloan standard BD+17$^{\circ}$4708, 3 bright solar analog candidates, 3 cool stars of type M or later, and 5 hot WDs. In addition, 4 K giants and 4 main sequence A-stars have NICMOS spectrophotometry from 0.8-2.5μm. The WD fluxes are compared to their modeled SEDs and demonstrate an internal precision of 1-2%, while the A-stars agree with the Cohen IR fluxes to ~2%. Three solar analog candidate stars differ from the solar spectrum by up to 10% in the region of heavy line blanketing from 3000-4000 Åand show differences in shape of ~5% in the IR around 1.8μm.

研究の動機と目的

• 主に白色矮星基準を用いて、ハッブル宇宙望遠鏡機器の信頼性の高い絶対フラックスキャリブレーションネットワークを確立すること。
• 遠紫外線から近赤外線にわたり、1150 Å – 2.5 μm の波長範囲で、絶対フラックスキャリブレーションの精度を1%に達成すること。
• 理解が深く、純水素白色矮星を用いたNLTEモデル大気を用いることで、キャリブレーション転送誤差を最小限に抑えること。
• 主基準から相対フラックス転送を用いて、より暗く、より冷却された星（太陽類似星、K型巨星、M型星など）へのフラックスキャリブレーションを拡張すること。
• JWST や SNAP などの将来的な宇宙ミッションを支援するため、高精度で長波長赤外線フラックス基準を提供すること。

提案手法

• HubenyのTLUSTYコードに基づくNLTEモデル大気を用い、3つの主な水素豊富な白色矮星（G191B2B、GD153、GD71）を「基準キャンドル」として使用する。
• Cohenによる大気透過補正と正確なLandolt Vバンド測光法を用い、モデルフラックスをベガの絶対フラックス（5556 Å で 3.46×10⁻⁹ erg cm⁻² s⁻¹ Å⁻¹）に正規化する。
• STIS（1150–10200 Å）およびNICMOSグリズム分光測光法（0.8–2.5 μm）を用いて、主基準および副基準のフラックスを測定する。
• CTE補正と時間依存感度補正をSTISデータに適用し、キャリブレーションの安定性を維持する。
• 非線形性補正を施したNICMOSグリズムデータを用い、赤外域へのフラックスキャリブレーションを拡張し、G206グリズムを用いて1.9–2.5 μm範囲をカバーする。
• 観測フラックスとモデルSEDを比較し、機器および波長間の一貫性を検証し、1–2%の内部精度を達成した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 純水素白色矮星のNLTEモデル大気が、1%の精度で絶対フラックスキャリブレーションの堅牢な基盤を提供できるか？
• RQ2 同じ主基準を用いてキャリブレーションされたSTISおよびNICMOS分光測光法が、紫外線から近赤外線にわたり、どの程度一貫性を示すか？
• RQ3 副基準（例：A型星、K型巨星、太陽類似星）の観測フラックスが、モデル予測および独立したキャリブレーションとどの程度一致するか？
• RQ4 異なる赤外線フラックスキャリブレーション（例：Cohen対NICMOS）の間の系統的差異は何か？ それらはモデルの限界をどのように明らかにするか？
• RQ5 CALSPEC標準星ネットワークを、より冷却された星およびより長い波長にまで、将来的な宇宙ミッションに十分な精度で拡張可能か？

主な発見

• 3つの主基準白色矮星（G191B2B、GD153、GD71）は、STISデータで0.5%以内、NICMOSデータで1%以内の内部的一致性を示し、絶対フラックス基準としての有効性が検証された。
• ベガ、BD+17°4708、および5つの高温白色矮星を含む32個の星のHST CALSPEC SEDは、1–2%の内部精度で構築された。
• A型星はCohenのIRフラックステンプレートと約2%以内で一致しており、基礎となるKuruczおよびNLTEモデルの高精度性が裏付けられた。
• K型巨星では、CohenとNICMOSのフラックス間に約5%の系統的オフセットが認められ、COバンド強度の固有の変動が原因である可能性が高い。
• A型星スペクトルの1.46–1.6 μm付近で2–4%の系統的差異が認められ、これは特にBrackett線付近で低分解能1993年版Kuruczモデルの不正確さに起因するとされる。
• 高分解能（R=500）のKurucz（2005a）ベガモデルはNICMOSデータとよく一致しており、粗いサンプリングのモデルでは1%の精度に達しないことが確認された。