[論文レビュー] Systematic Bias in 2MASS Galaxy Photometry

James M. Schombert|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、2MASS拡張源カタログにおける全恒星等級の10–40%の系統的過小評価を特定した。これは、スケール長および等高線半径を過小評価する flawed な表面輝度測定ルーチンに起因する。原画像を用いてARCHANGEL光度測定パッケージを適用することで、より正確な全等級と色を導出し、モデルの予測や光学観測と整合性を回復させた。特に色-等級関係において顕著である。

ABSTRACT

We report the discovery of a serious bias in galaxy photometry reported in the 2MASS Extended Source Catalog (Jarrett et al. 2000). Due to an undetermined flaw in the 2MASS surface photometry routines, isophotal and total magnitudes calculated by their methods underestimate the luminosity of galaxies from 10% to 40%. This is found to be due to incorrectly determined scalelengths and isophotal radii, which are used to define the aperture sizes for Kron and total fluxes. While 2MASS metric aperture luminosities are correct (and, thus, colors based on those apertures), comparison to other filters (e.g. optical) based on total magnitudes will produce erroneous results. We use our own galaxy photometry package (ARCHANGEL) to determine correct total magnitudes and colors using the same 2MASS images, but with a more refined surface brightness reduction scheme. Our resulting colors, and color-magnitude relation, are more in line with model expectations and previous pointed observations.

研究の動機と目的

• 2MASS銀河光度測定における系統的誤差を特定・是正すること。この誤差は全等級測定に影響を与える。
• 2MASS全等級が、スケール長および等高線半径の推定に flawed な手法を用いることで、10–40%の系統的過小評価を受けることの特定。
• 同じ生画像を用いて2MASSの結果と直接比較することで、著者ら自身の光度測定パイプライン（ARCHANGEL）の正確性を検証すること。
• 2MASS全等級の是正により、銀河の色-等級関係と光学的観測との整合性を回復させること。
• 自動処理済みデータセットに過剰に依存し、独立した検証を実施しないリスクを強調すること。

提案手法

• 2MASSのJ、H、Kバンドの生画像を、改良された表面輝度低減スキームを用いたARCHANGEL光度測定パッケージで再処理する。
• 著者らのパイプラインと2MASSの両方で得られたKron等級を比較し、開口光度測定の正確性を確認する。
• 著者らの結果と2MASSとの間で、表面輝度プロファイルを点対点で比較し、大半径領域での輝度値の乖離を特定する。
• 同じ2MASS画像を用いて、是正されたスケール長および等高線半径に基づく開口サイズで、等高線統合による全等級を導出する。
• 分類型の異なる銀河にわたる一貫性を確認するため、RSAおよびUGCカタログの421個の楕円銀河標本に同じ光度測定手法を適用する。
• 2MASS全等級が銀河の色および色-等級関係に与える影響を評価するため、2MASS全等級とRC3のVバンド等級を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ2MASS全等級は銀河の光度を10–40%系統的に過小評価するのか？
• RQ2 同じ生画像を用いた場合、2MASSパイプラインと独立した光度測定との間に、等高線半径およびスケール長に差が生じる原因は何か？
• RQ3 2MASS全等級のバイアスは、導出される銀河の色-等級関係にどのように影響を与えるか？
• RQ4 生2MASS画像に適用されたより正確な光度測定パイプラインにより、全光度の系統的過小評価を是正できるか？
• RQ5 なぜこの誤差は、2MASSデータに依存する過去の天文学的研究においても検出されなかったのか？

主な発見

• 2MASS全等級は、同じ生画像を用いてARCHANGELパイプラインで導出した値と比較して0.33等級明るく、全光度の10–40%の過小評価に起因する。
• バイアスは、2MASS処理パイプラインにおける表面輝度強度の過小評価に起因し、これにより等高線半径およびスケール長が小さく評価され、結果として統合開口が小さくなる。
• 2MASSと著者らのパイプラインの両方で得られたKron等級は、0.01等級以内で一致しており、同じ開口を使用した場合の開口光度測定の信頼性が確認された。
• 2MASSの色-等級関係は予想に反し負の勾配（高光度で青くなる）を示すが、是正済みデータでは期待される正の勾配に回復した。
• 2MASSのV-J色は、著者らの全等級から導出した値と比較して0.25等級青くなる。これは、RC3光学データと比較する際に顕著な色バイアスがあることを示している。
• 差異はデータ低減の違いに起因するのではなく、2MASSパイプラインにおける強度抽出の欠陥に起因する。これは、生画像のピクセル値を直接比較することで確認された。