[논문 리뷰] Mapping the stellar age of the Milky Way bulge with the VVV. II. Deep JKs catalogs release based on PSF photometry

F. Surot, E. Valenti외 7명|arXiv (Cornell University)|2019. 07. 03.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 33인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 다중 에포크 VVV 설문 데이터에 대한 PSF-피팅 광도 측정을 사용하여, 은하수 부두의 약 300 deg² 영역에 걸쳐 거의 6억 개의 별에 대한 깊고 고주기적인 J 및 Ks 광도 목록을 제시한다. 이 목록은 이전에 없었던 깊이와 완전성에 도달하여, 오래된 주계열 전환점 이하 약 1–2 mag까지의 별을 샘플링하며, 별의 연령, 운동학, 구조에 대한 세밀한 연구를 가능하게 하며, ESO 과학 아카이브를 통해 완전한 공개가 이루어진다.

ABSTRACT

The bulge represents the best compromise between old and massive Galactic component, and as such its study is a valuable opportunity to understand how the bulk of the Milky Way formed and evolved. In addition, being the only bulge in which we can individually resolve stars in all evolutionary sequences, the properties of its stellar content provide crucial insights on the formation of bulges at large. We aim at providing a detailed and comprehensive census of the Milky Way bulge stellar populations by producing deep and accurate photometric catalogs of the inner ~300 sqdeg of the Galaxy. We perform DAOPHOT/ALLFRAME PSF-fitting photometry of multi-epochs J and Ks images provided by the VVV survey to obtain deep photometric catalogs. Artificial star experiments have been conducted on all images to properly assess the completeness and the accuracy of the photometric measurements. We present a photometric database containing nearly 600 million stars across the bulge area surveyed by the VVV. Through the comparison of derived color-magnitude diagrams of selected fields representative of different levels of extinction and crowding, we show the quality, completeness and depth of the new catalogs. With the exception of the fields located along the plane, this new photometry samples stars down to ~1-2 mag below the MS-TO with unprecedented accuracy. To demonstrate the tremendous potential inherent to this new dataset, we give few examples of possible applications such as: i) star counts studies through the dataset completeness map; ii) surface brightness map; and iii) cross-correlation with Gaia DR2. The database presented here represents an invaluable collection for the whole community, and we encourage its exploitation. The photometric catalogs including completeness information are publicly available through the ESO Science Archive.

연구 동기 및 목표

• 은하수 부두의 별 인구에 대한 세밀한 연구를 가능하게 하기 위해 종합적이고 깊이 있으며 정확한 광도 목록을 제작하는 것.
• 이전 VVV 데이터 배포의 한계를 극복하기 위해, 특히 혼잡하고 고도로 흡광된 지역에서 정확성과 완전성을 향상시키기 위해 PSF-피팅 광도 측정을 사용하는 것.
• 인공별 실험을 통해 전체 VVV 부두 영역에서 광도 측정의 완전성과 정확성을 평가하는 것.
• 미래의 별의 연령, 금속성, 운동학, 부두 구조에 대한 연구를 위해 공개되고 공동 사용 가능한 데이터셋을 제공하는 것.

제안 방법

• VVV 설문의 다중 에포크 J 및 Ks 이미지를 대상으로 DAOPHOT/ALLFRAME를 사용한 정밀한 PSF-피팅 광도 측정.
• 모든 3,912장의 개별 VVV 이미지에 대해 인공별 실험을 수행하여 각 영역의 광도 측정 완전성과 정확성을 校정하는 것.
• 전체 약 300 deg²의 VVV 부두 영역을 커버하는 196개의 개별 광도 목록을 생성하며, 한계 magnitude는 Ks ≈ 20 및 J ≈ 21이다.
• 신뢰할 수 있는 항성 수와 표면 밝기 연구를 가능하게 하기 위해 세부적인 완전성 맵을 제작하는 것.
• 신규 VVV 광도 측정을 Gaia DR2와 교차 매칭하여, Gaia와 지상 기반 적외선 광도 측정 간의 시너지 효과를 평가하는 것.
• 완전성 정보를 포함한 전체 광도 목록을 ESO 과학 아카이브를 통해 공개하여 공동 사용을 가능하게 하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 혼잡하고 고도로 흡광된 은하수 부두에서 깊은 J 및 Ks 광도 측정의 완전성과 정확도는 어떠한가?
• RQ2 다양한 부두 지역에서 PSF-피팅 광도 측정이 오래된 주계열 전환점을 어느 정도 깊이까지 샘플링하는가?
• RQ3 흡광과 혼잡 수준이 다양한 조건에서 Gaia DR2와 신규 VVV PSF 광도 측정 간의 광도 깊이와 완전성은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 신규 광도 목록을 통해 합성 색-등급도도를 이용한 신뢰할 수 있는 별의 연령 추정이 가능한가?
• RQ5 흡광과 혼잡이 부두의 빨간 클러스터 및 주계열 전환점 별의 탐지 가능성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 목록은 약 300 deg²의 은하수 부두 영역에 걸쳐 거의 6억 개의 별을 포함하며, 광도는 Ks ≈ 20 및 J ≈ 21까지 도달한다.
• 빨간 클러스터 인구의 광도 완전성은 부두 전역에서 거의 100%에서 70% 사이이며, 은하수 중심 근처의 내부 영역에서는 50%로 감소한다.
• 외곽 부두 영역(|b| > 3.5°)에서는 오래된 주계열 전환점이 50% 이상의 완전성으로 샘플링되어 연령과 별 형성 역사 연구가 가능하다.
• Gaia DR2 광도 측정은 중심 부두 영역(b ≈ -4°)에서 주계열 전환점을 충분히 깊이 샘플링하지 못하지만, 흡광도 낮고 혼잡도가 낮은 지역에서는 여전히 효과적이다.
• Gaia와 신규 VVV PSF 광도 측정의 조합은 적절한 운동 및 더 깊은 CMD를 통해 부두 및 디스크 인구의 분리가 향상됨을 가능하게 한다.
• 완전한 데이터셋, 포함된 완전성 맵은 공동 사용을 위해 ESO 과학 아카이브를 통해 공개되어 있다.