[논문 리뷰] The Pristine survey -- XXIII. Data Release 1 and an all-sky metallicity catalogue based on Gaia DR3 BP/RP spectro-photometry

Nicolas F. Martin, Else Starkenburg외 39명|arXiv (Cornell University)|2023. 08. 02.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 8

한 줄 요약

본 논문은 Gaia DR3 BP/RP 기반의 합성 CaHK 광측정으로 Pristine 설문을 재보정하고 Pristine DR1을 출시하며, 전천 Gaia 기반의 금속도 카탈로그를 통해 수백만 명의 금속 빈약 후보를 확보한다.

ABSTRACT

We used the spectro-photometric information of ~219 million stars from Gaia's DR3 to calculate synthetic, narrow-band, metallicity-sensitive CaHK magnitudes that mimic the observations of the Pristine survey, a survey of photometric metallicities of Milky Way (MW) stars that has been mapping >6,500 deg^2 of the northern sky with CFHT since 2015. These synthetic magnitudes were used for an absolute recalibration of the deeper Pristine photometry and, combined with broadband Gaia information, synthetic and Pristine CaHK magnitudes were used to estimate photometric metallicities over the whole sky. The resulting metallicity catalogue is accurate down to [Fe/H]~-3.5 and is particularly suited for the exploration of the metal-poor MW ([Fe/H]<-1.0). We make available here the catalogue of synthetic CaHK_syn magnitudes for all stars with BP/RP information in Gaia DR3, as well as an associated catalogue of more than ~30 million photometric metallicities for high S/N FGK stars. This paper further provides the first public data release of the Pristine catalogue in the form of higher quality recalibrated Pristine CaHK magnitudes and photometric metallicities for all stars in common with the BP/RP spectro-photometric information in Gaia DR3. When available, the much deeper Pristine data greatly enhance the quality of the derived metallicities, in particular at the faint end of the catalogue (G_BP > 16). Combined, both photometric metallicity catalogues include more than two million metal-poor star candidates ([Fe/H]_phot<-1.0) as well as more than 200,000 and ~8,000 very and extremely metal-poor candidates ([Fe/H]_phot<-2.0 and <-3.0, respectively). Finally, we show that these metallicity catalogues can be used efficiently, among other applications to hunt for the most metal-poor stars, and to study how the structure of the MW varies with metallicity.

연구 동기 및 목표

• 절대 Gaia 기반 스케일에 맞춘 합성 CaHK 등급으로 Pristine CaHK 광측정의 보정
• Gaia DR3 별에 대한 CaHK_syn 광측정의 전천 카탈로그를 작성하고 Pristine CaHK 데이터와 병합
• 전천의 [Fe/H]_phot 값을 도출하기 위한 견고한 광측정 금속도 모델을 개발하고 적용
• CaHK 수정을 거친 Pristine 카탈로그의 DR1(데이터 릴리스 1)을 공개
• 은하 맥락에서 카탈로그의 활용성과 금속빈약성 연구를 시연

제안 방법

• CaHK 필터를 이용해 Gaia BP/RP 스펙트럼을 CaHK 범위에서 적분하여 합성 CaHK 광도(CaHK_syn) 계산(GaiaXPy 사용)
• 신경망 기반 PhotCalib 모델로 Per-image 제로포인트 및 시야 교정을 해결하여 Pristine CaHK 광측정의 절대 Gaia CaHK_syn 스케일로 보정
• 관측 등급의 소멸(Extinction) 보정 및 변동 가능성 있는 천체 식별을 통해 금속도 추정의 신뢰성 확보
• Gaia 정보와 Pristine 데이터를 함께 사용하도록 Pristine CaHK 기반 광측정 금속도 모델 업데이트
• 전천 Gaia 기반 CaHK_syn 카탈로그와 Pristine DR1 금속도 카탈로그를 생성·배포하고 사용 방법에 대한 가이드를 제공

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Gaia DR3 BP/RP 광-스펙트로포토메트리로 CaHK 유사 광측정을 얼마나 정확하게 재현할 수 있어 금속도 작업에 유효한가
• RQ2 Gaia 기반 CaHK_syn 광도에 따라 Pristine CaHK 광측정을 절대 스케일로 재보정할 수 있는가
• RQ3 저금속 영역에서의 전천 CaHK 기반 금속도 카탈로그의 성능과 커버리지는 어떠한가
• RQ4 Gaia 기반 CaHK 및 Pristine CaHK에서 파생된 금속도가 분광 금속-빈약 카탈로그와 어떻게 비교되는가
• RQ5 은하 고고학과 EMP(h) 후보 탐색을 위한 최종 금속도 카탈로그의 실용적 응용은 무엇인가

주요 결과

• GaHK_syn 광도는 Gaia DR3 BP/RP 데이터에서 도출되어 Pristine CaHK 광측정을 보정하기 위한 전천 Gaia 기반 기준점을 제공한다
• PhotCalib는 FoV 및 제로포인트 모델로 Megacam 이미지 전반의 광측정을 크게 평탄화하고 시스템 편향을 감소시킨다
• Gaia 기반 CaHK_syn 카탈로그는 2억1920만 개의 소스에 대해 전천 커버리지를 제공하며 Pristine 데이터와 결합할 때 전천 금속도 매핑을 가능하게 한다
• 합병된 카탈로그에서 [Fe/H]_phot < -1.0인 광측정 금속빈약 후보가 200만 명 이상 확인되었고, 그 중 매우 금속빈약 후보가 20만 명 이상, 극도로 금속빈약 후보가 약 8천 명에 이른다
• Gaia 기반 CaHK_syn 및 Pristine DR1 광측정 금속도 카탈로그는 은하 고고학 및 은하 남쪽 금속도 맵핑에 효과적임이 확인되었다