[논문 리뷰] Transformation of Pan-STARRS1 gri to Stetson BVRI magnitudes. Photometry of small bodies observations

A. Kostov, T. Bonev|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 19.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 소행성과 같은 태양계 소행성의 정확한 상대광도 측정을 위해 Pan-STARRS1의 gri 등급을 Stetson BVRI 광학계로 변환하는 선형 변환 방정식 세트를 제시한다. 이 방법은 보조 기준으로 PS1을 사용할 수 있게 하며, 미세한 등급 정밀도를 달성한다. 검증 결과, 소행성 48220의 V-등급은 천체일지계 데이터와 일치하며, C형 소행성의 일반적인 중성 색을 보였다.

ABSTRACT

The UBVRI broad band photometric system is widely used in CCD astronomy. There are a lot of sets of standard stars for this photometric system, the Landolt's and Stetson's catalogues being the most precise and reliable. Another photometric system, recently considerably spread in CCD observations is ugriz, which originates from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) and has now many variations based on its 5 broad-band filters. One of the photometric systems based on it is The Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS). In this paper we compare the BVRI magnitudes in the Stetson catalogue of standard stars with the magnitudes of the corresponding stars in the Pan-STARRS1 (PS1) grizyw catalogue. Transformations between these two systems are presented and discussed. An algorithm for data reduction and calibration is developed and its functionality is demonstrated in the magnitude determination of an asteroid.

연구 동기 및 목표

• 소행성 광도 측정에 사용하기 위해 Pan-STARRS1의 gri와 Stetson BVRI 광학계 간 신뢰할 수 있는 변환을 수립하기 위해.
• USNO B1.0이 광학적 정밀도가 부족한 데 비해, Pan-STARRS1의 고정밀도 및 천구 전역 커버리지의 장점을 활용하여 이를 보완하기 위해.
• 표준 항성이 관측 필드에 존재하지 않을 경우, 이동하는 천체(예: 쌍성 및 소행성)에 대해 정확한 상대광도 측정을 가능하게 하기 위해.
• 공학적 사용을 위한 기반이 되는, 재현 가능한 보정 절차를 개발하기 위해. 이는 기구적 등급과 변환 계수를 활용한다.

제안 방법

• 아스트로메트릭 및 광학 기준을 사용하여 Stetson의 BVRI 목록과 Pan-STARRS1 목록 간 15,074개의 항성을 교차 식별하였다.
• gri 등급과 B'V'R'I' 등급 간의 선형 피팅을 사용한 일곱 개의 변환 방정식을 활용하여, 필터 응답 차이를 보정하기 위해 색상 항목을 포함시켰다.
• 기구적 등급을 표준 등급으로 변환한 결과를 비교하여, 각 이미지별로 광학적 영점(Z)과 기울기 계수(S)를 유도하였다.
• 이동하는 천체(소행성 48220)의 기구적 등급을 校정하기 위해 변환 알고리즘을 적용하였다.
• 세 개의 Stetson 표준 필드에서 방법을 검증하여 변환 계수의 일관성과 신뢰성을 확인하였다.
• ASTROMETRICA 소프트웨어를 사용하여 소행성의 기구적 등급을 추출하고, 유도된 변환을 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Pan-STARRS1의 gri 등급이 소행성 광도 측정에 사용하기 위해 신뢰성 있게 Stetson BVRI 체계로 변환될 수 있는가?
• RQ2 gri 체계와 BVRI 체계 간 필터 응답 함수의 차이를 고려한 최적의 변환 방정식는 무엇인가?
• RQ3 실제 관측 데이터, 특히 이동 천체에 적용했을 때 유도된 변환 계수의 정밀도는 어느 정도인가?
• RQ4 은하계 인구 효과(예: 인구 II 항성) 또는 극단적인 색상이 변환 정밀도에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ5 관측 필드에 표준 항성이 존재하지 않을 경우, 이 방법이 기구적 등급을 신뢰성 있게 보정하는 데 적용될 수 있는가?

주요 결과

• 변환 방정식는 낮은 잔차와 여러 테스트 필드에서의 높은 일관성을 보이며 안정적인 결과를 산출하였다.
• 소행성 48220의 V-등급은 18.29 ± 0.08로 측정되었으며, JPL HORIZONS 천체일지계 데이터와 뛰어난 일치를 보였다.
• 48220의 B-V, V-R, R-I 색상(0.829 ± 0.165, 0.364 ± 0.109, 0.317 ± 0.131)은 C형 소행성의 일반적인 중성 반사율을 나타낸다.
• 표준 항성이 필드에 존재하지 않더라도, 이 방법은 이동 천체의 광도 보정을 성공적으로 수행하여 소행성 관측에 실용성을 입증하였다.
• 매우 빨간 항성의 경우 선형성에서 약간의 편차를 관측하였으며, NGC6341의 인구 II 항성이 결과에 약간의 영향을 주었지만, 전체 정밀도에는 영향을 주지 않았다.
• 이 방법은 표준 항성이 없는 분야에서 변수 항성, 외계행성, 광학적 잠깐 변화 천체 등 다양한 광학적 작업에 적용 가능하다.