[논문 리뷰] The Large Quasar Reference Frame (LQRF) - an optical representation of the ICRS

A. H. Andrei, J. Souchay외 10명|arXiv (Cornell University)|2009. 07. 14.

Astronomical Observations and Instrumentation참고 문헌 19인용 수 33

한 줄 요약

대규모 활성은하계표준좌표계(Large Quasar Reference Frame, LQRF)는 미국해군항천도서관(USNO) B1.0, GSC2.3, SDSS DR5 목록의 은하수 위치를 통합하여 구성된 광학적 실현체로, UCAC2 기반 기준좌표계와 VLBI 캘리브레이터 자료를 통해 ICRF(국제천체기준계)에 정렬된 것이다. 이는 100,165개의 은하핵을 포함하며, ICRF에 대해 전역적으로 1.5 밀리아크세컨드(global alignment)의 정확도를 가지며, 각 위치의 정확도는 천경 방향에서 최대 139 밀리아크세컨드, 천위 방향에서 최대 130 밀리아크세컨드에 이른다.

ABSTRACT

The large number and all-sky distribution of quasars from different surveys, along with their presence in large, deep astrometric catalogs,enables the building of an optical materialization of the ICRS following its defining principles. Namely: that it is kinematically non-rotating with respect to the ensemble of distant extragalactic objects; aligned with the mean equator and dynamical equinox of J2000; and realized by a list of adopted coordinates of extragalatic sources. Starting from the updated and presumably complete LQAC list of QSOs, the initial optical positions of those quasars are found in the USNO B1.0 and GSC2.3 catalogs, and from the SDSS DR5. The initial positions are next placed onto UCAC2-based reference frames, following by an alignment with the ICRF, to which were added the most precise sources from the VLBA calibrator list and the VLA calibrator list - when reliable optical counterparts exist. Finally, the LQRF axes are inspected through spherical harmonics, contemplating to define right ascension, declination and magnitude terms. The LQRF contains J2000 referred equatorial coordinates for 100,165 quasars, well represented across the sky, from -83.5 to +88.5 degrees in declination, and with 10 arcmin being the average distance between adjacent elements. The global alignment with the ICRF is 1.5 mas, and the individual position accuracies are represented by a Poisson distribution that peaks at 139 mas in right ascension and 130 mas in declination. It is complemented by redshift and photometry information from the LQAC. The LQRF is designed to be an astrometric frame, but it is also the basis for the GAIA mission initial quasars' list, and can be used as a test bench for quasars' space distribution and luminosity function studies.

연구 동기 및 목표

• 은하핵을 외성간 기준점으로 사용하여 국제천체기준계(ICRS)의 밀도 높은 광학적 실현체를 구축하기 위해.
• 다양한 목록(USNO B1.0, GSC2.3, SDSS DR5)의 위치를 통합하여 광학 천체측량의 한계를 극복하고, 이를 기반으로 ICRF에 정렬하기 위해.
• 천체측량 기준점, 우주미션 지원, 천문학적 연구에 적합한 고정밀도이고 전역적으로 일관된 은하핵 위치를 확보하기 위해.
• 무선 기반 ICRF를 보완하고, 향후 GAIA 미션과 같은 미래 임무를 지원하기 위해 안정적이고 장기적인 광학 기준좌표계를 제공하기 위해.

제안 방법

• LQRF는 USNO B1.0, GSC2.3, SDSS DR5 등의 다중 에포크 광학 목록에서 은하핵을 식별하고, UCAC2 및 2MASS 기준좌표계에 상대적인 局소 천체측량 보정을 적용하여 구축된다.
• 입력 목록의 체계적 오차를 보정하기 위해, 작은 국지 영역 내에서 가중 최소제곱 조정을 사용하여 초기 위치를 정밀화한다.
• 고정밀도 무선 간섭측량 위치(10 밀리아크세컨드 이내 정확도)를 사용하여 ICRF-Ext2, VCS6, VLACalib 목록과의 매칭을 통해 전역 정렬을 달성한다.
• 구면 조화함수 피팅을 통해 영역별 및 전역적 왜곡을 보정하여 좌표계 내 잔류 체계적 오차를 모델링하고 제거한다.
• 최종 LQRF 좌표는 보정된 입력 위치의 가중 평균으로 유도되며, 오차는 무선 기반 외성간 기준좌표계(ERF)에 대한 편차를 기반으로 추정된다.
• 좌표계는 천경, 천위, 등급, 적색편이, 무선 위치에 대한 오프셋 데이터를 포함하는 J2000 천구좌표계 기준의 목록으로 실현된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하핵을 외성간 기준점으로 사용하여 어떻게 밀도 높은 광학 기반의 ICRS 실현체를 구성할 수 있는가?
• RQ2 다양한 광학 목록의 위치를 통합하고 이를 무선 기반 ICRF에 정렬함으로써 달성할 수 있는 천체측량 정확도는 어느 정도인가?
• RQ3 밀도 높고 고정밀도 광학 기준좌표계가 부족한 상황에서 은하핵이 광학 천체측량의 기준점으로 얼마나 잘 활용될 수 있는가?
• RQ4 입력 목록의 체계적 오차가 최종 기준좌표계에 미치는 영향은 무엇이며, 전역 일관성을 확보하기 위해 어떤 보정이 필요한가?
• RQ5 이질적인 광학 데이터를 어떻게 조합하여 전역적으로 정렬되고 고정밀도인 천체기준좌표계를 도출할 수 있는가?

주요 결과

• LQRF는 하늘 전체에 균일하게 분포한 100,165개의 은하핵을 포함하며, 인접한 천체 간 평균 간격은 10 아크분이다.
• LQRF와 ICRF 간의 전역 정렬 정확도는 1.5 밀리아크세컨드이며, 잔류 방향 편향은 A1 = +2.1 ± 3.8 밀리아크세컨드, A2 = -0.9 ± 3.5 밀리아크세컨드, A3 = -2.6 ± 3.4 밀리아크세컨드이다.
• LQRF와 ERF 위치 간 평균 오프셋은 Δαcosδ = +2.7 ± 2.9 밀리아크세컨드 및 Δδ = +0.3 ± 2.9 밀리아크세컨드로, 천구축 편향이 거의 없음을 나타낸다.
• 내부 위치 오차는 포isson 분포로 잘 기술되며, 천경 방향에서 최대 139 밀리아크세컨드, 천위 방향에서 최대 130 밀리아크세컨드에 이른다.
• LQAC에서 제공하는 적색편이 및 R-등급 정보는 100,165개의 은하핵 모두에 포함되어 있으며, 2,142개는 정밀한 무선 간섭측량 대응체를 갖는다.
• LQRF는 GAIA 임무의 초기 은하핵 목록으로 사용되며, 은하핵의 공간 분포 및 빛의 세기 함수를 연구하기 위한 시험 기반 환경을 제공한다.