[논문 리뷰] Empirical Color Transformations Between SDSS Photometry and Other Photometric Systems

Katrin Jordi, E. K. Grebel외 1명|Springer Link (Chiba Institute of Technology)|2006. 09. 05.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 애리조나 주 애파치 포인트 관측소의 2.5m 망원경에서 확보한 실제 SDSS 데이터와 잘 校정된 표준 항성들을 이용하여, 스ローン 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey, SDSS) ugriz 광학계와 존슨-카우진스 UBVRI 및 베커의 RGU 계열 간의 경험적 색깔 변환을 제시한다. 변환식은 선형이며, 특히 매우 파랑색과 빨간색 항성에 영향을 미치는 약간의 금속성 의존성을 보이며, 이는 이전의 이론적 또는 간접적 방법보다 더 높은 정확도를 제공한다.

ABSTRACT

We present empirical color transformations between the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ugriz photometry and Johnson-Cousins UBVRI system and Becker's RGU system, respectively. Owing to the magnitude of data that is becoming available in the SDSS photometric system it is particularly important to be able to convert between this new system and traditional photometric systems. Unlike earlier published transformations we based our calculations on stars actually measured by the SDSS with the SDSS 2.5-m telescope. The photometric database of the SDSS provides in a sense a single-epoch set of 'tertiary standards' covering more than one quarter of the sky. Our transformations should facilitate their use to easily and reliably derive the corresponding approximate Johnson-Cousins or RGU magnitudes. The SDSS survey covers a number of areas that were previously established as standard fields in the Johnson-Cousins system, in particular, fields established by Landolt and by Stetson. We used these overlapping fields to create well-photometered star samples on which our calculated transformations are based. For the RGU photometry we used fields observed in the framework of the new Basel high-latitude field star survey. We calculated empirical color transformations between SDSS photometry and Johnson-Cousins UBVRI and Becker's RGU system. For all transformations we found linear relations to be sufficient. Furthermore we showed that the transformations between the Johnson-Cousins and the SDSS system have a slight dependence on metallicity.

연구 동기 및 목표

• SDSS ugriz 광학계와 전통적인 존슨-카우진스 UBVRI 및 베커의 RGU 계열 간 정확한 경험적 색깔 변환을 제공하기 위해.
• 합성 또는 간접 데이터가 아닌 실제 SDSS 관측자료(2.5m 망원경에서 확보)를 이용하여 교차계 광학계 보정을 향상시키기 위해.
• 금속성이 변환 관계에 영향을 미치는지, 특히 금속 빈도가 낮은 항성에 대해 평가하기 위해.
• 광학계 간의 신뢰할 수 있는 등급 변환을 가능하게 하여, 보다 넓은 천문학적 응용을 위해 SDSS 객체를 표준 광학계로 변환하기 위해.
• SDSS 항성들을 표준 항성으로 삼아, 데이터 기반의 강력한 제3차 광학계 보정 기준을 수립하기 위해.

제안 방법

• SDSS와 존슨-카우진스 UBVRI 계열 모두에서 관측된 겹치는 천체 영역을 활용하였으며, 특히 랜돌트 및 스테이션드 표준 영역을 대상으로 하였다.
• 애리조나 주 애파치 포인트 관측소의 2.5m 망원경에서 확보한 SDSS ugriz 등급을 확보하고, 동일한 항성들의 존슨-카우진스 및 RGU 광학계 데이터와 매칭하였다.
• 선형 회귀를 적용하여 다음과 같은 형태의 색깔 변환 식을 유도하였다: m_SDSS = m_standard + a0 + a1*(color)
• SDSS 필터 응답과 일치시키기 위해, 베를리스 조사의 고위도 영역을 이용하여 RGU 계열 보정을 수행하였다.
• 금속성 의존성을 평가하기 위해, 금속 빈도가 낮은 항성(드라코 dSph, 궤도형 별단)과 금속 농도가 높은 항성(랜돌트)을 비교하였다.
• 잔차 분석과 비선형성 평가를 통해 결과를 검증하였으며, 이중 색깔 보정은 효과가 없음을 확인하여 기각하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실제 2.5m 망원경에서 확보한 SDSS 데이터를 이용하여, SDSS와 존슨-카우진스 UBVRI 광학계 간의 경험적 색깔 변환을 유도할 수 있는가?
• RQ2 SDSS와 베커의 RGU 계열 간 변환은 일관된 선형 행동을 보이며, 신뢰성 있게 적용될 수 있는가?
• RQ3 변환 계수에 금속성이 영향을 미치는가? 특히 금속 빈도가 낮은 항성에 대해 측정 가능한 영향이 있는가?
• RQ4 이러한 경험적 변환은 이전에 발표된 이론적 또는 합성 변환에 비해 정확도가 높은가?
• RQ5 SDSS 항성들이 전통적 광학계에서 광학계 보정의 효과적인 제3차 기준으로 사용될 수 있는가?

주요 결과

• 실제 2.5m 망원경에서 확보한 SDSS 데이터를 이용하여, SDSS ugriz와 존슨-카우진스 UBVRI 계열 간의 경험적 선형 변환식이 성공적으로 유도되었다.
• RGU 계열에 대한 변환식 역시 선형이며 일관된 행동을 보이며, 이는 문헌상 처음으로 보고된 변환식이다.
• 약간의 금속성 의존성이 확인되었다: 드라코 dSph에 있는 금속 빈도가 낮은 항성들의 변환식 기울기는 금속 농도가 높은 항성들과 약간 다름을 보이며, 특히 매우 파랑색과 매우 빨간색 항성에 가장 큰 영향을 미친다.
• 이전의 이론적 또는 합성 변환과 비교할 때, 최대 약 0.1 mag 이내의 체계적 차이가 발견되었으며, 이는 필터-검출기-망원경 조합의 차이에서 기인한다.
• 이중 색깔 보정을 통한 비선형 보정은 피팅을 향상시키지 못하였으며, 이는 두 계열 모두 선형 모델이 충분함을 시사한다.
• SDSS 광학계 데이터베이스는 천구 전역에서 광학계 보정을 위한 신뢰할 수 있고 고밀도의 제3차 기준을 제공한다.