[論文レビュー] The SDSS Coadd: 275 deg^2 of Deep SDSS Imaging on Stripe 82

J. Annis, M. Soares-Santos+18 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用数 107

ひとこと要約

本論文では、繰り返しのSDSS観測を用いて275 deg²のストライプ82領域における深さの高いコアッセド画像サーベイの構築と特徴付けを提示している。銀河に対してはr ≈ 23.5、星に対してはr ≈ 24.3の深さに達しており、S/N重み付きスタッキング、PSFモデリング、光度校正を用いて20枚以上の個別スキャンをコアッセドしている。得られたカタログは、1.1″の中央rバンドの見かけの分解能と、g、r、iで0.5%、u、zで1%の光度精度を有する高精度で均一な光度データセットを提供し、高精度な光度測定と宇宙論的研究を可能にする。

ABSTRACT

We present details of the construction and characterization of the coaddition of the Sloan Digital Sky Survey Stripe 82 \ugriz\ imaging data. This survey consists of 275 deg$^2$ of repeated scanning by the SDSS camera of $2.5\arcdeg$ of $δ$ over $-50\arcdeg \le α\le 60\arcdeg$ centered on the Celestial Equator. Each piece of sky has $\sim 20$ runs contributing and thus reaches $\sim2$ magnitudes fainter than the SDSS single pass data, i.e. to $r\sim 23.5$ for galaxies. We discuss the image processing of the coaddition, the modeling of the PSF, the calibration, and the production of standard SDSS catalogs. The data have $r$-band median seeing of 1.1\arcsec, and are calibrated to $\le 1%$. Star color-color, number counts, and psf size vs modelled size plots show the modelling of the PSF is good enough for precision 5-band photometry. Structure in the psf-model vs magnitude plot show minor psf mis-modelling that leads to a region where stars are being mis-classified as galaxies, and this is verified using VVDS spectroscopy. As this is a wide area deep survey there are a variety of uses for the data, including galactic structure, photometric redshift computation, cluster finding and cross wavelength measurements, weak lensing cluster mass calibrations, and cosmic shear measurements.

研究の動機と目的

• 繰り返しのSDSS観測を用いてストライプ82の深さの高いコアッセド画像サーベイを構築し、単一走査のSDSSデータを上回る光度深さを実現すること。
• 複数のエポックにわたる光度精度と位置決めの正確性を保持する、堅牢な画像コアッセーションパイプラインの開発と検証すること。
• コアッセッドデータの光度精度を1%未満に校正し、高精度な5バンド光度測定のためのPSFを正確にモデル化すること。
• PSFモデリングの不完全さに起因する星-銀河分類における系統的誤差を同定し、是正すること。
• 宇宙論、銀河進化、弱引力レンズ研究に利用可能な、公開可能で均一的かつ高精度な光度カタログを提供すること。

提案手法

• S/N重み付きスタッキングを用い、逆分散マップと見かけの分解能補正を組み合わせて、ugrizフィルタで20枚以上の個別SDSS画像走査をコアッセッドする。
• 異なるエポック間で校正済みおよび未校正データを一致させる相対光度校正方式を適用する。
• 各露出からの個別PSFをコアッセッドすることでPSFをモデリングし、正確な光度測定と形状測定を可能にする。
• SDSS PHOTOパイプラインを用いて、コアッセッド画像から源カタログ（光度、位置決め、形態的パラメータを含む）を生成する。
• 高品質な星カタログ（Ivezić et al. 2007）を用いた光度精度の検証と、色-色図および数密度の照合による検証を実施する。
• PSFモデリングの誤差と明るさの関係をプロットし、系統的誤分類領域を同定し、VVDSスペクトロスコピーで確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストライプ82における繰り返しのSDSS画像観測をどのようにコアッセッドすることで、光度精度と位置決めの正確性を保持しつつ、より深い光度深さを達成できるか？
• RQ2 コアッセーションプロセスにおけるPSFモデリングが、星および銀河源の高精度5バンド光度測定をどの程度支援するか？
• RQ3 PSF誤モデリングに起因する星-銀河分類における系統的誤差は何か、そしてそれらはどのようにして同定され、是正されるか？
• RQ4 コアッセッドデータは、星の数密度および色分布の観点から、期待される銀河構造モデルとどの程度一致するか？
• RQ5 最終的なコアッセッドカタログの光度精度と深さは何か？また、単一走査のSDSSデータと比較してどう異なるか？

主な発見

• コアッセッド画像は、銀河に対して50%の完全性限界がr ≈ 23.5、星に対してはr ≈ 24.3に達しており、単一走査SDSSに比べて2マグニチュードの改善を示している。
• rバンドの中央見かけの分解能は1.1″であり、単一走査データの1.4″から改善されており、バンド間の見かけの分解能スケーリングはコルモゴロフ乱流モデルと整合的である。
• 光度精度はg、r、iで0.5%、u、zで1%であり、Ivezić et al. (2007)の星カタログとの照合で検証された。
• 星の色-色図は、鋭く狭い星のローカスを示しており、高精度な光度測定と正確なPSFモデリングを確認している。
• わずかなPSF誤モデリングにより、PSFモデリングと明るさの関係空間に、星が銀河に誤分類される領域が生じており、VVDSスペクトロスコピーで確認された。
• 最終カタログには1300万個の銀河が含まれており、r=23.5まで完全にカバーされた最大の均一な高精度光度カタログであり、SDSS DR7を通じて公開可能である。