[論文レビュー] Gaia Data Release 1: The reference frame and the optical properties of ICRF sources

F. Mignard, S. A. Klioner+19 more|arXiv (Cornell University)|Sep 23, 2016

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 41

ひとこと要約

本論文は、Gaia Data Release 1を用いて、2,191個のICRF2クェーサーに対する最初の光学赤道測定ソリューションを提示し、0.76 mas未塔の中央形式誤差を達成するという、0.76 mas未塔の精度を実現した。光学基準フレームと電波基準フレームの整合性が検証され、0.15 mas未塔の系統的ずれは認められず、10 masを超える差異は主に観測的または処理上のアーティファクトに起因することが判明した。物理的光学・電波フレームのずれは存在しない。

ABSTRACT

As part of the data processing for Gaia Data Release~1 (Gaia DR1) a special astrometric solution was computed, the so-called auxiliary quasar solution. This gives positions for selected extragalactic objects, including radio sources in the second realisation of the International Celestial Reference Frame (ICRF2) that have optical counterparts bright enough to be observed with Gaia. A subset of these positions was used to align the positional reference frame of Gaia DR1 with the ICRF2. We describe the properties of the Gaia auxiliary quasar solution for a subset of sources matched to ICRF2, and compare their optical and radio positions at the sub-mas level. Their formal standard errors are better than 0.76~milliarcsec (mas) for 50% of the sources and better than 3.35~mas for 90%. Optical magnitudes are obtained in Gaia's unfiltered photometric G band. The comparison with the radio positions of the defining sources shows no systematic differences larger than a few tenths of a mas. The fraction of questionable solutions, not readily accounted for by the statistics, is less than 6%. Normalised differences have extended tails requiring case-by-case investigations for around 100 sources, but we have not seen any difference indisputably linked to an optical-radio offset in the sources.

研究の動機と目的

• Gaiaの補助的クェーサー解を用いて、ICRF2クェーサーの高精度光学基準フレームを確立すること。
• Gaiaの光学的位置と電波ベースのICRF2フレームとの間の赤道測定整合性を検証すること。
• 大きな光学・電波位置差異を示す源を特定・診断すること。
• 測定誤差を超えて物理的光学・電波フレームのずれが存在するかどうかを評価すること。
• 今後の基準フレーム整合性に備えて、Gaia DR1におけるICRF2源の光度・赤道測定データを提供すること。

提案手法

• ICRF2源の光学的対応体を特定するため、Gaiaの赤道測定処理パイプラインを用いて補助的クェーサー解を実施した。
• クロス識別および位置的相関を用いて、Gaia源とICRF2電波源をマッチングした。
• 高確率マッチングが得られた2,191源について、形式的位置不確実性と$G$バンド等級を計算した。
• 角度的距離とVSH（ベクトル球面調和）解析を用いて、サブミリアーキセコンドレベルでの光学位置と電波位置の統計的比較を実施した。
• 外れ値（距離10 masを超えるもの）は、オンライン天球リソースおよびデータ処理診断を用いて分析し、主に宿主銀河や近傍星が原因であることを同定した。
• ICRF2電波位置不確実性の信頼性を、GaiaとICRF2の両方の形式不確実性を統合して比較することで評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gaiaの光学位置の赤道測定精度は、ICRF2クェーサーにおいてどの程度で、等級に応じてどのように変化するか？
• RQ2 サブミリアーキセコンドレベルで、Gaiaの光学位置は電波ベースのICRF2基準フレームとどの程度整合しているか？
• RQ3 フレームのずれや物理的ずれを示す系統的差異が、光学と電波位置の間に存在するか？
• RQ4 形式不確実性を超える光学・電波位置差異の主な原因は何か？
• RQ5 数ミリアーキセコンドを超える物理的光学・電波フレームのずれを示す源は存在するか？

主な発見

• マッチングされた2,191源のうち50%は形式標準誤差が0.76 mas未塔であり、90%は3.35 mas未塔であった。
• $G$バンド等級は12.4から21.0 magの範囲にあり、大部分は17〜20 magの間であった。
• 94%の源で光学位置と電波位置の角度的距離が10 mas未塔であり、44%は1 mas未塔であった。
• 94個の定義的ICRF2源のうち、98%が10 mas未塔の距離にあり、71%が1 mas未塔の距離にあった。
• VSH解析において、0.15 mas程度の小さなスライド（振幅）を除き、顕著な系統的光学・電波フレームのずれは認められなかった。
• 137個（6%）の源が10 masを超える距離を示したが、その多くは形式不確実性と整合的であり、物理的ずれを明確に示す事例は認められなかった。