[論文レビュー] The influence of diffuse scattered light I. The PSF and its role to observations of the edge-on galaxy NGC 5907

C. Sandín|Jun 20, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用数 48

ひとこと要約

本研究では、点像関数（PSF）の広がった尾部を通じた散乱光が、縁面銀河NGC 5907に観測された明るさの薄いハローの主な原因であることを示している。PSFの測定値を再分析し、PSFを畳み込んだ銀河プロファイルのモデル化を通じて、背景レベルやPSF正規化のわずかな調整が表面輝度の認識に顕著に影響することを示しており、ハローは物理的構造ではなくPSFに起因するアーチファクトであると説明できる。

ABSTRACT

All telescopes and instruments are to some degree affected by scattered light. It is possible to estimate the amount of such scattered light, and even correct for it, with a radially extended point spread function (PSF). The outer parts of the PSF have only rarely been determined, since they are faint and therefore difficult to measure. A mostly complete overview of existing properties and measurements of radially extended PSFs is presented, to both show their similarities and to indicate how bright extended objects can be used to measure the faintest regions. The importance of the far wings of the PSF and their possible temporal variations are demonstrated in three edge-on galaxy models. The same study is applied to the first edge-on galaxy where earlier observations reveal a halo, NGC 5907. All PSFs were collected in two diagrams, after they were offset or normalized, when that was possible. Surface-brightness structures of edge-on galaxies were modelled and analysed to study scattered-light haloes that result with an exponential disc. The models were convolved with both a lower-limit PSF and a more average PSF. The PSF of the observed data could be used in the case of NGC 5907. The comparison of the PSFs demonstrates a lower-limit $r^{-2}$ power-law decline at larger radii. The analysis of the galaxy models shows that also the outer parts of the PSF are important to correctly model and analyse observations and, in particular, fainter regions. The reassessed analysis of the earlier measurements of NGC 5907 reveals an explanation for the faint halo in scattered light, within the quoted level of accuracy.

研究の動機と目的

• NGC 5907で観測された薄い星のハローの起源を再評価し、それが物理的構造であるという仮定に疑問を呈すること。
• 特にPSFの広がった外側の尾部が、縁面銀河における表面輝度測定に与える影響を調査すること。
• 背景レベルの不確実性とPSF正規化の影響を定量化し、薄い外縁構造の解釈に与える影響を評価すること。
• 散乱光が色プロファイルに強い赤色過剰を生じさせ、物理的特徴を模倣することを示すこと。
• 深画像撮影においてPSF関連の影響が系統的に低く見積もられていること、特に広がった物体の薄い領域で顕著であることを主張すること。

提案手法

• MBH94、K71、および最新のデータを含む、複数のPSFを収集・比較し、半径的範囲と正規化を評価した。
• MBH94で使用されたものよりも3 ADU低い背景レベル（3 ADU低）を用いてPSFを再構築し、より正確な空の条件を反映するようにPSFを再キャリブレーションした。
• 指数的ディスクのモデル銀河プロファイルを、下限PSF（r⁻²のべき乗則）とより現実的なPSFで畳み込み、観測された表面輝度を模擬した。
• 畳み込みモデルのR-i色プロファイルを分析し、特にiバンドでPSF形状に起因する赤色過剰を検出した。
• NGC 5907の既存の深画像データを用い、PSFから導かれるハローと観測された表面輝度および色構造を比較した。
• 時間的および波長依存的なPSFの変動が、特に薄い領域における観測構造に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 5907の薄いハローは、物理的星のハローではなく、散乱光によって説明可能か？
• RQ2 背景空のレベルとPSF正規化の変動が、縁面銀河の外縁部における測定表面輝度にどのように影響するか？
• RQ3 特にr⁻²のべき乗則低下を示すPSFの外縁部が、観測された表面輝度プロファイルにどの程度の寄与をしているか？
• RQ4 ハローのR-i色プロファイルに強い赤色過剰が見られるのはなぜか？これはPSF形状に起因するのか、それとも物理的性質に起因するのか？
• RQ5 PSF関連の影響は、NGC 5907のハローの他の説明（例：潮汐帯、奇妙な星の集団）と比較して、どの程度の大きさか？

主な発見

• 背景レベルを3 ADU（0.17%）低くしたことで、PSFが著しく明るくなったが、これはMBH94のPSFの元の誤差範囲内に収まった。
• 再評価されたPSF分析により、散乱光、特にPSFの広がった尾部からの寄与が、NGC 5907で観測されたハローを完全に説明できることを示した。
• PSFを畳み込んだモデルのR-i色プロファイルには強い赤色過剰が見られ、これはPSF形状に起因するものであり、物理的色勾配とは無関係である。
• r⁻²のべき乗則低下を示すPSFの外縁部は、特に薄い領域で観測された表面輝度に顕著で系統的な寄与を示しており、重要である。
• PSFの時間的および波長依存的変動は、正確に考慮されるべきであり、空のレベルやPSF正規化のわずかな誤差ですら、薄い構造の解釈に大きな誤差をもたらすことが確認された。
• ハローがPSFアーチファクトであるという結論は、LFD96およびZSS99の他の観測と整合しており、奇妙な星の集団や潮汐帯を仮定する必要がない。