[論文レビュー] IRIS: A new generation of IRAS maps

M.-A. Miville-Deschênes, G. Lagache|CERN Bulletin|Dec 9, 2004

Calibration and Measurement Techniques被引用数 23

ひとこと要約

本論文は、元のISSAデータにおけるキャリブレーション、ゼロレベル、ストライピングの問題を是正するために再処理された、IRAS全天マップの新世代であるIRISを提示する。ウェーブレットに基づくデストリッピングとDIRBEおよびIRAS点源カタログとの一貫性チェックを用いて、IRISは特に12および25 μmで、サブ・アームインチ解像度を達成し、光度測定精度が向上しており、Planckミッション時代のダストモデリングおよび多波長天文学にとって不可欠なリソースとなっている。

ABSTRACT

The Infrared Astronomical Satellite (IRAS) had a tremendous impact on many areas of modern astrophysics. In particular it revealed the ubiquity of infrared cirrus that are a spectacular manifestation of the interstellar medium complexity but also an important foreground for observational cosmology. With the forthcoming Planck satellite there is a need for all-sky complementary data sets with arcminute resolution that can bring informations on specific foreground emissions that contaminate the Cosmic Microwave Background radiation. With its 4 arcmin resolution matching perfectly the high-frequency bands of Planck, IRAS is a natural data set to study the variations of dust properties at all scales. But the latest version of the images delivered by the IRAS team (the ISSA plates) suffer from calibration, zero level and striping problems that can preclude its use, especially at 12 and 25 micron. In this paper we present how we proceeded to solve each of these problems and enhance significantly the general quality of the ISSA plates in the four bands (12, 25, 60 and 100 micron). This new generation of IRAS images, called IRIS, benefits from a better zodiacal light subtraction, from a calibration and zero level compatible with DIRBE, and from a better destriping. At 100 micron the IRIS product is also a significant improvement from the Schlegel et al. (1998) maps. IRIS keeps the full ISSA resolution, it includes well calibrated point sources and the diffuse emission calibration at scales smaller than 1 degree was corrected for the variation of the IRAS detector responsivity with scale and brightness. The uncertainty on the IRIS calibration and zero level are dominated by the uncertainty on the DIRBE calibration and on the accuracy of the zodiacal light model.

研究の動機と目的

• 特に12および25 μmで科学的利用が制限される、IRAS全天スキャンアトラス（ISSA）に残存するキャリブレーション、ゼロレベル、ストライピングアーティファクトに対処する。
• DIRBEおよびIRAS点源カタログと整合するように、IRASマップの光度測定精度と絶対キャリブレーションを向上させる。
• Planckミッションの前景モデル化を支援するため、アームインチ解像度で高精度の全天空ダスト放射マッピングを可能にする。
• 検出器の感度応答の輝度およびスケール依存性を補正しながら、微細構造および点源情報を保持する。
• 今後のSubmillimeterおよび赤外線ミッション（例：Spitzer、Herschel、JWST）を支援する、堅牢で公開可能なデータ製品を提供する。

提案手法

• スケール依存フィルタリングを用いて、スケールに応じたウェーブレットベースの反復的デストリッピング法を適用し、ISSAマップからのストライピングアーティファクトを除去する。
• より洗練されたモデルを用いて黄道光の差し引きを再考し、拡散放射における前景汚染を低減する。
• DIRBEの光度測定とIRAS点源カタログとの一貫性チェックを用いてマップを再キャリブレーションし、絶対フラックスレベルの誤差を是正する。
• 輝度および空間スケール（1°未満）依存の検出器感度応答の変化を補正し、特に1°未満のスケールでキャリブレーション精度を向上させる。
• 再処理の前段階で、生データからの不正なピクセルを自動的に除去するデグリッチング手順を実装する。
• 最終製品の妥当性を、既存のマップ（例：Schlegel et al. 1998）およびパワースペクトル解析と照合することで検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ISSA IRASマップにおけるキャリブレーションおよびゼロレベルの誤差は、どのようにしてDIRBEおよびIRAS点源カタログと整合させることができるか？
• RQ2 全スケール4′解像度および微細構造を保持しつつ、ISSAマップのストライピングアーティファクトはどの程度まで除去可能か？
• RQ3 IRAS検出器の感度応答が輝度およびスケールに依存する場合、その影響が1度未満のスケールでのキャリブレーションに及ぼす影響は何か？ そして、その影響はどのように是正できるか？
• RQ4 IRIS製品は、Schlegel et al. (1998) の100 μmマップに比べて、解像度、キャリブレーション、点源の含み方においてどの程度向上しているか？
• RQ5 最終的なIRISキャリブレーションにおける主な不確実要因は何か？ また、その不確実性は、基準となるDIRBEデータの不確実性と比べてどうか？

主な発見

• IRIS製品は、ウェーブレットに基づく反復的デストリッピングにより、ISSAマップに比べてストライピングアーティファクトが顕著に低減されており、大規模なパターンがほぼ完全に除去された。
• IRISマップのキャリブレーションは、DIRBEおよびIRAS点源カタログと整合しており、特にキャリブレーション問題が顕著だった12および25 μm帯で系統的誤差が低減された。
• 輝度およびスケール依存の感度応答補正が成功裏に実施され、1°未満のスケールでキャリブレーション精度が向上した。これは、特に拡散放射研究において重要である。
• IRISは、元のISSAマップと同等の全4′解像度を保持しており、Schlegel et al. (1998) の製品が6.1′に平滑化されたのとは異なり、微細構造の忠実度が優れている。
• IRISに含まれる高精度キャリブレーション点源は、直接的に源抽出および光度測定解析に利用可能であり、以前の再処理マップとは異なり、利便性に優れている。
• IRISキャリブレーションの不確実性は、主にDIRBEキャリブレーションおよび黄道光モデルの不確実性に起因し、拡散放射部における推定不確実性は、100、60、25、12 μmでそれぞれ約6%、10%、3%、10%である。