[論文レビュー] Transformation of Pan-STARRS1 gri to Stetson BVRI magnitudes. Photometry of small bodies observations

A. Kostov, T. Bonev|arXiv (Cornell University)|Jun 19, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、Pan-STARRS1 の gri 絶対等級を Stetson BVRI 光度システムに変換するための線形変換式のセットを提示し、PS1 を二次標準星として用いることで、小惑星などの小惑星系天体の正確な相対光度測定を可能にする。この手法は、サブマグニチュードの精度に達しており、小惑星 48220 に対しては、エフェマリスデータと整合する V 絶対等級と、C型小惑星に特徴的な中性色を示す。

ABSTRACT

The UBVRI broad band photometric system is widely used in CCD astronomy. There are a lot of sets of standard stars for this photometric system, the Landolt's and Stetson's catalogues being the most precise and reliable. Another photometric system, recently considerably spread in CCD observations is ugriz, which originates from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) and has now many variations based on its 5 broad-band filters. One of the photometric systems based on it is The Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS). In this paper we compare the BVRI magnitudes in the Stetson catalogue of standard stars with the magnitudes of the corresponding stars in the Pan-STARRS1 (PS1) grizyw catalogue. Transformations between these two systems are presented and discussed. An algorithm for data reduction and calibration is developed and its functionality is demonstrated in the magnitude determination of an asteroid.

研究の動機と目的

• 小惑星系天体の光度測定に用いるために、Pan-STARRS1 の gri と Stetson BVRI 光度システムの間の信頼性の高い変換を確立すること。
• 写真的精度に欠ける USNO B1.0 の限界を補うために、Pan-STARRS1 の高精度で全天にわたるカバーを活用すること。
• 標準星が視野内に存在しない場合でも、移動体（コメットや小惑星など）の正確な相対光度測定を可能にすること。
• 科学的利用を目的とした、器具的等級と変換係数を用いた、堅牢で再現可能な校正手順の開発。

提案手法

• アストロメトリックおよび写真的基準を用いて、Stetson の BVRI 組織と Pan-STARRS1 組織との間で 15,074 項目の星を交差同定した。
• フィルタ応答関数の違いを補正するための色項を含む、gri から B'V'R'I' 絶対等級への 7 つの変換式（線形フィット）を用いた。
• 器具的等級と変換済み標準等級を比較することで、画像ごとの写真的ゼロ点（Z）と減光係数（S）を導出した。
• 変換アルゴリズムを用いて、NGC5904 群における移動体（小惑星 48220）の器具的等級を校正した。
• 3 つの Stetson 標準フィールドを用いて、変換係数の整合性と信頼性を確認した。
• ASTROMETRICA ソフトウェアを用いて、小惑星の器具的等級を抽出・校正し、導出された変換式を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Pan-STARRS1 の gri 絶対等級を、小惑星系天体の光度測定に応用可能な Stetson BVRI システムに信頼性を持って変換できるか？
• RQ2 gri と BVRI システム間のフィルタ応答関数の違いを適切に補正する最適な変換式は何か？
• RQ3 実際の観測データ、特に移動体に適用した場合に、導出された変換係数の精度はどの程度か？
• RQ4 星族 II の星や極端な色を持つ星などの星族効果が、変換精度にどの程度影響を及えるか？
• RQ5 標準星が視野内に存在しない場合でも、この方法を用いて小惑星の器具的等級を信頼性を持って校正できるか？

主な発見

• 変換式は信頼性の高い結果を生み出し、複数のテストフィールドで低残差と高い一貫性を示した。
• 小惑星 48220 の V 絶対等級は 18.29 ± 0.08 と測定され、JPL HORIZONS のエフェマリスと非常に良好に一致した。
• 48220 の B-V、V-R、R-I 色（それぞれ 0.829 ± 0.165、0.364 ± 0.109、0.317 ± 0.131）は、C型小惑星に特徴的な中性の反射率を示した。
• 標準星が視野内に存在しない移動体の光度校正に、この変換手法が成功裏に適用され、小惑星観測における実用性を示した。
• 極めて赤い星では線形性のわずかなずれが観測されたが、NGC6341 の星族 II の星が結果にわずかに影響を与えたものの、全体の精度に大きな影響を与えることはなかった。
• この手法は、標準星が利用できない変動星、系外惑星、光学的瞬時変光天体など、広範な光度測定タスクに適用可能である。