[論文レビュー] Milky Way demographics with the VVV survey. IV. PSF photometry from almost one billion stars in the Galactic bulge and adjacent southern disk

J. Alonso-García, R. K. Saito+11 more|Americanae (AECID Library)|Aug 18, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 49被引用数 35

ひとこと要約

本論文は、5つの近赤外フィルタ（ZYJHKs）を用いたVVV調査データに対してポイントスプレッド関数（PSF）フィッティングを適用することで、銀河のバルジおよびその周辺南半球ディスク領域にほぼ10億顆の星を含む、新規で極めて完全な光度的カタログを提示する。アパーチャー光度測定の混雑制限を克服することで、より深い、均一性の高い光度測定が達成され、VVVギガ-CMDの作成を可能とし、銀河の中心部における星々の集団に関する画期的な知見を提供する。

ABSTRACT

The inner regions of the Galaxy are severely affected by extinction, which limits our capability to study the stellar populations present there. The Vista Variables in the Via Lactea (VVV) ESO Public Survey has observed this zone at near-infrared wavelengths where reddening is highly diminished. By exploiting the high resolution and wide field-of-view of the VVV images we aim to produce a deep, homogeneous, and highly complete database of sources that cover the innermost regions of our Galaxy. To better deal with the high crowding in the surveyed areas, we have used point spread function (PSF)-fitting techniques to obtain a new photometry of the VVV images, in the ZYJHKs near-infrared filters available. Our final catalogs contain close to one billion sources, with precise photometry in up to five near-infrared filters, and they are already being used to provide an unprecedented view of the inner Galactic stellar populations. We make these catalogs publicly available to the community. Our catalogs allow us to build the VVV giga-CMD, a series of color-magnitude diagrams of the inner regions of the Milky Way presented as supplementary videos. We provide a qualitative analysis of some representative CMDs of the inner regions of the Galaxy, and briefly mention some of the studies we have developed with this new dataset so far.

研究の動機と目的

• 銀河のバルジおよび中心ディスク領域における混雑した領域でのアパーチャー光度測定の限界を克服すること。
• PSFフィッティングを用いて、銀河の中心部に位置する星々の深さ、均一性、および極めて完全な光度的カタログを構築すること。
• RGB、RC、主系列星を含む星々の集団の詳細な分析を、多様な銀河的領域にわたって可能にすること。
• このカタログを広くコミュニティが利用できるように、一般公開すること。
• 今後の可変星および星々の集団の研究を支援するため、複数エポックのPSF光度測定を可能にすること。

提案手法

• VVV調査の画像にPSFフィッティング光度測定を適用し、個々の星の正確な等級と位置を抽出すること。
• Z、Y、J、H、Ksフィルタにおける複数エポックのデータを用いて、光度測定の精度と完全性を向上させること。
• VVVのフィールド全体にわたり空間的に変化するPSF形状を考慮するPSFモデリング手法の実装。
• 銀河のバルジに196フィールド、南半球ディスクに152フィールドを処理し、合計で約560平方度の領域をカバーすること。
• 均一性を保証するため、厳密な源検出および光度測定キャリブレーションパイプラインの採用。
• 最終的なカタログをVSAアーカイブと統合し、一般公開および今後の利用を可能にすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PSF光度測定は、極めて混雑した銀河の中心バルジおよびディスク領域における源検出と光度測定の精度をどのように向上させるか？
• RQ2 深さのある近赤外CMDを通じて、銀河の中心部に広がる星々の集団（例：RGB、RC、MS）の分布と構造はどのように明らかになるか？
• RQ3 従来のアパーチャー光度測定カタログと比較して、新しいカタログは完全性と深さの点でどの程度向上しているか？
• RQ4 異なる銀河的領域における観測されたCMDは、Besançon銀河モデルの予測とどの程度一致するか？
• RQ5 PSF光度測定は、銀河の中心部に位置する明るい球状銀河団や散開銀河団を含む、微弱で混雑した星々の集団を解像し、特徴づけることができるか？

主な発見

• 最終的なPSF光度測定カタログには、銀河のバルジおよびその周辺南半球ディスク領域にほぼ10億個の源が含まれており、類似のカタログの中で最も完全で均一性に優れたものである。
• アパーチャー光度測定と比較して、PSFフィッティング手法は、特に混雑した領域において、源の完全性と深さを顕著に向上させた。
• VVVギガ-CMD（近赤外の色-等級図の系列）は、銀河の中心部に広がる星々の集団を画期的に可視化する。
• CMDには、バルジ（RGB、RC）とディスク（白色矮星系列）の明確な星々の系列が確認され、経度が高くなるにつれてバルジの支配的寄与が増加する傾向が示された。
• Besançon銀河モデルは、中心部で最も赤化が強い領域において、バルジのRGB寄与を低く見積もっており、ディスクのRC寄与を過大評価している。
• このカタログにより、VVV調査領域内に位置する36個の球状銀河団の正確な近赤外CMDが可能となり、高赤外線吸収領域であっても明るいRGBおよび水平枝系列が解像された。