[논문 리뷰] Gaia data release 1: Principles of the photometric calibration of the G band

J. M. Carrasco, D. W. Evans외 25명|Data Archiving and Networked Services (DANS)|2016. 11. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 36인용 수 39

한 줄 요약

이 논문은 가시광선 데이터 배포 1(Gaia DR1)의 광도 보정 프레임워크를 제시하며, 안정된 천체의 가우사 자체 관측을 이용한 자기 일관성 있는 내부 보정을 수립한 후, 절대 플럭스와 연결하기 위해 94개의 표준 광도 별(standard photometric stars, SPSS)에 기반한 외부 보정을 수행한다. 이 방법은 일반적으로 3 mmag의 광도 정확도를 달성하며, 이 배포판에서는 부족한 데이터 가용성으로 인해 개구부 손실이나 방사선 손상 보정을 적용하지 않았다.

ABSTRACT

Context. Gaia is an ESA cornerstone mission launched on 19 December 2013 aiming to obtain the most complete and precise 3D map of our Galaxy by observing more than one billion sources. This paper is part of a series of documents explaining the data processing and its results for Gaia Data Release 1, focussing on the G band photometry. Aims. This paper describes the calibration model of the Gaia photometric passband for Gaia Data Release 1. Methods. The overall principle of splitting the process into internal and external calibrations is outlined. In the internal calibration, a self-consistent photometric system is generated. Then, the external calibration provides the link to the absolute photometric flux scales. Results. The Gaia photometric calibration pipeline explained here was applied to the first data release with good results. Details are given of the various calibration elements including the mathematical formulation of the models used and of the extraction and preparation of the required input parameters (e.g. colour terms). The external calibration in this first release provides the absolute zero point and photometric transformations from the Gaia G passband to other common photometric systems. Conclusions. This paper describes the photometric calibration implemented for the first Gaia data release and the instrumental effects taken into account. For this first release no aperture losses, radiation damage, and other second-order effects have not yet been implemented in the calibration.

연구 동기 및 목표

• 가우사 자체 관측 자료만을 사용하여 Gaia DR1의 자기 일관성 있는 내부 광도 체계를 수립하기 위해.
• 지상 기반 표준 항성들을 이용한 외부 보정을 통해 내부 플럭스 척도를 절대 물리적 단위와 연결하기 위해.
• 초점면 전반의 기구적 변동, 특히 색깔에 의존하는 스펙트럼 필터 이동과 시간에 따라 변화하는 영향을 고려하기 위해.
• 사용자가 Gaia DR1 광도 자료를 기존 광도 체계와 비교할 수 있도록 0점 보정 및 변환 보정을 제공하기 위해.
• 미래 데이터 배포판을 위한 기초를 마련하기 위해, 개구부 손실 및 방사선 손상과 같은 모델링되지 않은 영향을 식별하기 위해.

제안 방법

• 보정은 내부 및 외부 단계로 나뉘며, 내부 보정은 가우사 자체 데이터를 이용해 일관된 플럭스 척도를 구축하고, 외부 보정은 절대 플럭스에 기반을 두게 된다.
• 내부 보정은 망원경, 시야각, CCD, 노출 시간, AC 위치를 기반으로 그룹화된 보정 단위(CU)를 사용하며, BP/RP 스펙트럼 광도 측정을 통해 색깔 항목을 유도한다.
• 안정적이고 변화가 없는 천체의 관측 플럭스를 현재 보정 파rameter에 기반한 예측 플럭스와 비교함으로써 자기 일관성 있는 플럭스 척도를 유도한다.
• 내부 보정 모델은 색깔에 따라 달라지는 보정을 통해 기구적 변동을 고려하며, 대규모(LS) 및 소규모(SS) 보정 구성 요소를 포함한다.
• 외부 보정은 기상 조건이 광도 측정에 적합한 조건에서 관측된 94개의 검증된 SPSS를 사용하여 0점 보정과 표준 광도 체계로의 변환을 결정한다.
• 보정 단위 간의 충분한 혼합과 필요한 경우 연결 보정을 적용함으로써, magnitude 범위에 따라 별도의 광도 체계를 생성하는 것을 방지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 가우사의 자체 관측 자료만을 사용하여 Gaia DR1에 대해 자기 일관성 있는 광도 체계를 어떻게 수립할 수 있는가?
• RQ2 정확한 광도를 얻기 위해 모델링되어야 할 기구적 영향은 무엇인가? (예: 초점면 반응의 변동, 시간에 따른 변화 등)
• RQ3 최소한의 지상 기반 표준 항성으로 내부 플럭스 척도를 절대 물리적 플럭스로 연결할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ4 Gaia DR1 보정의 주요 제약 조건은 무엇이며, 어떤 영향(예: 개구부 손실, 방사선 손상)이 아직 모델링되지 않았는가?
• RQ5 BP/RP 스펙트럼 광도 측정이 G 대역 보정의 정확한 색깔 항목 추정을 어떻게 가능하게 하는가?

주요 결과

• 내부 보정은 수백만 개의 안정된 천체를 활용하여 전체 가우사 초점면과 임무 기간 동안 자기 일관성 있는 플럭스 척도를 달성하였다.
• 외부 보정은 오직 94개의 검증된 SPSS만을 사용하여 내부 체계를 절대 플럭스와 성공적으로 연결하였으며, 정밀도는 1% 이내, 정확도는 3% 이하를 달성하였다.
• 최종 광도 정확도는 3 mmag에 도달하여 Gaia DR1의 목표를 충족시켰다.
• 보정 모델은 천체 색깔, AC 위치, 망원경, CCD 행 및 스트립, 관측 시간에 따른 스펙트럼 필터 이동을 모두 고려한다.
• 개구부 손실과 방사선 손상은 입력 데이터가 부족하여 DR1에 포함되지 않았지만, 향후 배포판에서 계획되어 있다.
• LS 및 SS 보정 단위의 사용은 전반적 및 국소적 기구적 변동을 효과적으로 처리할 수 있게 하여, magnitude 및 색깔 범위 전반에 걸쳐 일관성을 확보하였다.