[論文レビュー] SPIRE Point Source Photometry

Chris Pearson, Tanya Lim+12 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2014

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 1被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、Herschel SPIREデータにおける点源のフラックス測定に関して、HIPEソフトウェア内での4つの画像測光法—SUSSEXtractor、DAOphot、SPIREタイムラインフィッター、およびアパーチャー測光—を評価している。30 mJy程度まで、SPIREタイムラインフィッターが最適であると判明したが、より弱いフラックスではSUSSEXtractorまたはDAOphotが低い散乱性を示すためより優れている。一方、DAOphotは、非最適なアパーチャー補正に起因する約8%の系統的オフセットを示している。

ABSTRACT

The different algorithms appropriate for point source photometry on data from the SPIRE instrument on-board the Herschel Space Observatory, within the Herschel Interactive Processing Environment (HIPE) are compared. Point source photometry of a large ensemble of standard calibration stars and dark sky observations is carried out using the 4 major methods within HIPE: SUSSEXtractor, DAOphot, the SPIRE Timeline Fitter and simple Aperture Photometry. Colour corrections and effective beam areas as a function of the assumed source spectral index are also included to produce a large number of photometric measurements per individual target, in each of the 3 SPIRE bands (250, 350, 500um), to examine both the accuracy and repeatability of each of the 4 algorithms. It is concluded that for flux densities down to the level of 30mJy that the SPIRE Timeline Fitter is the method of choice. However, at least in the 250 and 350um bands, all 4 methods provide photometric repeatability better than a few percent down to at approximately 100mJy. The DAOphot method appears in many cases to have a systematic offset of ~8% in all SPIRE bands which may be indicative of a sub-optimal aperture correction. In general, aperture photometry is the least reliable method, i.e. largest scatter between observations, especially in the longest wavelength band. At the faintest fluxes, <30mJy, SUSSEXtractor or DAOphot provide a better alternative to the Timeline Fitter.

研究の動機と目的

• HIPEにおける4つの測光アルゴリズムの、SPIRE点源測光における正確性と再現性を評価すること。
• さまざまなフラックスレベルおよびSPIREバンド（250、350、500 µm）におけるフラックス測定の系統的オフセットと散乱を定量化すること。
• 特に混雑限界付近のフラックス密度に応じて最適な測光法を特定すること。
• 源スペクトル指数に基づく色補正および有効ビーム面積の影響を評価すること。

提案手法

• 標準校正星および暗黒空域観測を対象として、4つのHIPEベースの手法（SUSSEXtractor、DAOphot、SPIREタイムラインフィッター、アパーチャー測光）を用いて測光を実施した。
• 源スペクトル指数の範囲（νFν = 定数）を仮定して、色依存性および有効ビーム面積の補正を実施した。
• 再現性は、時間的および源ごとの繰り返し測定における標準偏差のパcentageで定量化した。
• 解析は、すべての3つのSPIREバンド（250、350、500 µm）および約30 mJyから明るい源までのフラックスレベルをカバーした。
• 結果はフラックス対再現性プロット（図6～8）に可視化され、推奨される測光ワークフロー（図9）が導出された。
• 本研究は、既知の機器およびモデルビーム校正を有する、校正済みのSPIREタイムラインおよびマップデータ（レベル1およびレベル2製品）に依拠した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HIPEにおけるどの測光法が、さまざまなフラックスレベルおよびバンドでSPIRE点源フラックス測定において最高の再現性と正確性を示すか？
• RQ2 DAOphot法は系統的フラックスオフセットを示すか？ もし示すならば、それはアパーチャー補正の問題に起因するか？
• RQ3 30 mJy未満のフラックスレベルにおいて、SPIREタイムラインフィッターの性能はどのように低下するか？ その領域ではどのような代替手法がより信頼性があるか？
• RQ4 色補正およびビーム面積の変動が、3つのSPIREバンド間での測光的一致性にどの程度影響を及えるか？
• RQ5 フラックスレベルおよび源の明るさに応じて、Herschel SPIREデータの最適な測光ワークフローは何か？

主な発見

• SPIREタイムラインフィッターは、全3バンドで100 mJy程度まで1–2%の標準偏差という、最高の測光的再現性を示した。
• DAOphotは、全SPIREバンドで一貫した約8%のフラックス低減を示しており、非最適なアパーチャー補正が原因と考えられる。
• アパーチャー測光は、特に500 µmバンドで最大の散乱を示し、最も信頼性の低い手法であった。
• 30 mJy未満のフラックスレベルでは、タイムラインフィッターが収束しなくなることが多く、SUSSEXtractorおよびDAOphotはより高い安定性と低い散乱を示した。
• 最も弱いフラックスではSUSSEXtractorがタイムラインフィッターに比べてより信頼性のある測定を提供したが、明るいレベルではタイムラインフィッターほど散乱が小さくなかった。
• HIPEにおける推奨される測光ワークフローは、30 mJy以上ではタイムラインフィッターを優先し、より弱い源ではSUSSEXtractorまたはDAOphotに切り替えることである。