[論文レビュー] The Large Quasar Reference Frame (LQRF) - an optical representation of the ICRS

A. H. Andrei, J. Souchay+10 more|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2009

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 19被引用数 33

ひとこと要約

Large Quasar Reference Frame (LQRF) は、ICRS の光学的実現である。USNO B1.0、GSC2.3、SDSS DR5 のカタログからのクェーサー位置を均一化し、UCAC2 を用いた基準フレームと VLBI キャリブレータデータを介して ICRF に整合させることで構築された。LQRF には 100,165 個のクェーサーが含まれ、ICRF とのグローバルな整合性が 1.5 mas であり、個々の位置精度は赤経方向で 139 mas、赤緯方向で 130 mas にピークに達する。

ABSTRACT

The large number and all-sky distribution of quasars from different surveys, along with their presence in large, deep astrometric catalogs,enables the building of an optical materialization of the ICRS following its defining principles. Namely: that it is kinematically non-rotating with respect to the ensemble of distant extragalactic objects; aligned with the mean equator and dynamical equinox of J2000; and realized by a list of adopted coordinates of extragalatic sources. Starting from the updated and presumably complete LQAC list of QSOs, the initial optical positions of those quasars are found in the USNO B1.0 and GSC2.3 catalogs, and from the SDSS DR5. The initial positions are next placed onto UCAC2-based reference frames, following by an alignment with the ICRF, to which were added the most precise sources from the VLBA calibrator list and the VLA calibrator list - when reliable optical counterparts exist. Finally, the LQRF axes are inspected through spherical harmonics, contemplating to define right ascension, declination and magnitude terms. The LQRF contains J2000 referred equatorial coordinates for 100,165 quasars, well represented across the sky, from -83.5 to +88.5 degrees in declination, and with 10 arcmin being the average distance between adjacent elements. The global alignment with the ICRF is 1.5 mas, and the individual position accuracies are represented by a Poisson distribution that peaks at 139 mas in right ascension and 130 mas in declination. It is complemented by redshift and photometry information from the LQAC. The LQRF is designed to be an astrometric frame, but it is also the basis for the GAIA mission initial quasars' list, and can be used as a test bench for quasars' space distribution and luminosity function studies.

研究の動機と目的

• クェーサーを銀河間基準点として用いて、国際天球基準系（ICRS）の高密度光学的実現を構築すること。
• USNO B1.0、GSC2.3、SDSS DR5 といった複数のカタログからの位置を統合し、ICRF に一致させることで、光学天測定の限界を克服すること。
• 天測定基準、宇宙ミッション支援、および宇宙論的研究に適した、高精度でグローバルに一貫性のあるクェーサー位置を達成すること。
• 電波ベースの ICRF を補完し、将来的なミッション（GAIA など）を支援する安定的で長期的な光学基準フレームを提供すること。

提案手法

• LQRF は、USNO B1.0、GSC2.3、SDSS DR5 といった複数エポックの光学カタログに含まれるクェーサーを特定し、UCAC2 および 2MASS の基準フレームに対する局所的な天測補正を適用することで構築される。
• 入力カタログ内の系誤差を是正するため、小さな局所的領域内で重み付き最小二乗法の補正を実施する。
• 高精度な電波干渉測定位置（ICRF-Ext2、VCS6、VLACalib カタログ、精度 <10 mas）を用いて、LQRF を ICRF にマッチングさせることでグローバルな整合性を達成する。
• 球面調和関数のフィッティングによりゾーンおよびグローバルな歪みを補正し、座標フレーム内の残存系誤差をモデル化・除去する。
• 最終的な LQRF 座標は、補正済み入力位置の重み付き平均として導出され、誤差は電波ベースの銀河間基準フレーム（ERF）からのずれに基づいて推定される。
• フレームは、赤経、赤緯、明るさ、赤方偏移、電波位置からのオフセットといったデータを含む J2000 黄道カタログとして実装される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クェーサーを銀河間基準点として用いて、どのように高密度な光学的 ICRS 実現を構築できるか？
• RQ2 複数の光学カタログからの位置を統合し、電波ベースの ICRF に一致させることで、どの程度の天測定精度が達成可能か？
• RQ3 特に高密度で高精度な光学基準フレームが不足する状況下で、クェーサーが光学天測定の基準点としてどの程度有効に機能できるか？
• RQ4 入力カタログ内の系誤差が最終的な基準フレームに与える影響は何か？グローバルな一貫性を達成するにはどのような補正が必要か？
• RQ5 多様な光学データを統合して、グローバルに整合され、高精度な天球基準フレームを生成する最適な手法は何か？

主な発見

• LQRF には、全天に均等に分布する 100,165 個のクェーサーが含まれており、隣接する源間の平均距離は 10 角分である。
• LQRF と ICRF 間のグローバル整合性は 1.5 mas であり、残存する方位のバイアスは A1 = +2.1 ± 3.8 mas、A2 = -0.9 ± 3.5 mas、A3 = -2.6 ± 3.4 mas である。
• LQRF と ERF 間の平均ずれは Δαcosδ = +2.7 ± 2.9 mas、Δδ = +0.3 ± 2.9 mas であり、これはほぼ無視できる赤道バイアスを示している。
• 内部位置誤差はポisson分布でよく記述され、赤経方向で 139 mas、赤緯方向で 130 mas にピークに達する。
• LQAC からの赤方偏移および R 等級情報は 100,165 個のクェーサーすべてに含まれており、2,142 個のクェーサーには正確な電波干渉測定対応物が存在する。
• LQRF は GAIA 任務の初期クェーサー候補リストとして使用され、クェーサーの空間的分布および光度関数の研究のためのテストベッドとしても機能している。