[논문 리뷰] Gaia Data Release 3 Properties and validation of the radial velocities

D. Katz, P. Sartoretti외 48명|arXiv (Cornell University)|2022. 06. 13.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 108

한 줄 요약

이 논문은 Gaia DR3 라디얼 속도에 대한 새로운 파이프라인 업그레이드, 처리 선택, 보정 개선 및 결과적인 속도 성능과 외부 조사와의 검증을 포함합니다.

ABSTRACT

Gaia Data Release 3 (Gaia DR3) contains the second release of the combined radial velocities. It is based on the spectra collected during the first 34 months of the nominal mission. The longer time baseline and the improvements of the pipeline made it possible to push the processing limit, from Grvs = 12 in Gaia DR2, to Grvs = 14 mag. In this article, we describe the new functionalities implemented for Gaia DR3, the quality filters applied during processing and post-processing and the properties and performance of the published velocities. For Gaia DR3, several functionalities were upgraded or added. (Abridged) Gaia DR3 contains the combined radial velocities of 33 812 183 stars. With respect to Gaia DR2, the interval of temperature has been expanded from Teff \in [3600, 6750] K to Teff \in [3100, 14500] K for the bright stars ( Grvs \leq 12 mag) and [3100, 6750] K for the fainter stars. The radial velocities sample a significant part of the Milky Way: they reach a few kilo-parsecs beyond the Galactic centre in the disc and up to about 10-15 kpc vertically into the inner halo. The median formal precision of the velocities is of 1.3 km/s at Grvs = 12 and 6.4 km/s at Grvs = 14 mag. The velocity zero point exhibits a small systematic trend with magnitude starting around Grvs = 11 mag and reaching about 400 m/s at Grvs = 14 mag. A correction formula is provided, which can be applied to the published data. The Gaia DR3 velocity scale is in satisfactory agreement with APOGEE, GALAH, GES and RAVE, with systematic differences that mostly do not exceed a few hundreds m/s. The properties of the radial velocities are also illustrated with specific objects: open clusters, globular clusters as well as the Large Magellanic Cloud (LMC). For example, the precision of the data allows to map the line-of-sight rotational velocities of the globular cluster 47 Tuc and of the LMC.

연구 동기 및 목표

• Gaia DR3 스펙트로스코픽 파이프라인의 라디얼 속도용 향상을 설명한다.
• Gaia DR3 처리 중 적용된 품질 필터와 검증 절차를 상세히 한다.
• 게시된 라디얼 속도의 정확도, 정밀도 및 영점(zero-point) 동작을 특징지한다.
• 오픈 클러스터, 구상 성단, 그리고 LMC의 라디얼 속도 성능 예를 제공한다.
• DR3 속도에 대한 영점 보정 적용 및 해석에 대한 지침을 제공한다.

제안 방법

• DR3 스펙트로스코픽 파이프라인 업그레이드 및 설명으로 SourceInit, EpochInit 및 네 가지 과학 워크플로를 포함한다.
• 배경(스트레이 라이트) 시간 보정과 개선된 G_RVS 등급 보정을 구현한다.
• 잘린 윈도우 내에서 중첩된 스펙트럼의 분해를 도입하여 다중 소스를 복구한다.
• 두 가지 라디얼 속도 도출 방법을 게시한다: 밝은 별(GRVS≤12)의 중앙 경과 속도와 어두운 별(GRVS 12–14)의 평균 교차상관.
• 고온 별에 대한 템플릿 선택 개선은 reDetermineApHotStars를 통해 이루어지며 템플릿 매개변수는 gaia_source에 저장된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GRVS 범위 12–14 mag에서 Gaia DR3 라디얼 속도의 품질과 신뢰성은 어떤가?
• RQ2 DR3 라디얼 속도는 APOGEE, GALAH, GES, RAVE와 같은 외부 설문조사와 계통오차와 영점 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ3 스트레이 라이트, across-scan의 LSF, 스펙트럴 중첩이 속도 정확도와 정밀도에 미치는 영향은?
• RQ4 DR3 라디얼 속도 샘플의 범위와 하늘/별 모집단 커버리지의 정도는?
• RQ5 de-blended 스펙트럼 및 템플릿 매칭 접근 방식이 고온 및 희미한 별의 게시된 라디얼 속도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• Gaia DR3은 33,812,183개의 결합 라디얼 속도를 게시한다.
• 중앙 공시 정밀도는 GRVS=12에서 1.3 km/s, GRVS=14에서 6.4 km/s이다.
• 영점은 GRVS=11 근처에서 시작해 GRVS=14에서 약 400 m/s에 이르는 작게 크기 의존 경향을 보인다.
• DR3 속도는 APOGEE, GALAH, GES, RAVE와 만족스러운 일치를 이루며, 계통오차는 일반적으로 몇백 m/s 이하이다.
• 배경 보정 개선과 de-blending은 라디얼 속도에 기여하는 스펙트럼 수를 증가시킨다.
• 오픈 클러스터, 구상 성단, 그리고 LMC를 사용하여 속도 성능을 보여주며, 47 Tuc의 시선 방향 회전 매핑 및 LMC를 포함한다.