[论文解读] The Large Quasar Reference Frame (LQRF) - an optical representation of the ICRS

A. H. Andrei, J. Souchay+10 more|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2009

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 19被引用 33

一句话总结

大型类星体参考框架（LQRF）是国际天球参考系统（ICRS）的光学实现，通过整合USNO B1.0、GSC2.3和SDSS DR5星表中的类星体位置，利用基于UCAC2的参考框架和VLBI标定源数据，将其与ICRF对齐而成。该框架包含100,165颗类星体，与ICRF的全局对齐精度达1.5毫角秒，单个位置的精度在赤经方向峰值为139毫角秒，在赤纬方向峰值为130毫角秒。

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.

研究动机与目标

• 通过使用类星体作为河外参考点，构建一个密集的光学ICRS实现。
• 通过整合多个星表（USNO B1.0、GSC2.3、SDSS DR5）的位置并将其与基于射电的ICRF对齐，克服光学天体测量的局限性。
• 实现高精度、全局一致的类星体位置，适用于天体测量参考、空间任务支持和宇宙学研究。
• 提供一个稳定、长期可用的光学参考框架，补充基于射电的ICRF，并支持未来如GAIA等任务。

提出的方法

• 通过在多历元光学星表（USNO B1.0、GSC2.3、SDSS DR5）中识别类星体，并相对于UCAC2和2MASS参考框架应用局部天体测量校正，构建LQRF。
• 在小范围局部区域内使用加权最小二乘法调整，以校正输入星表中的系统性误差。
• 通过匹配LQRF与ICRF，利用ICRF-Ext2、VCS6和VLACalib星表中的高精度射电干涉测量位置（精度<10毫角秒）实现全局对齐。
• 通过球谐函数拟合校正区域性和全局性畸变，以建模并消除坐标框架中的残余系统性偏差。
• 最终的LQRF坐标由校正后输入位置的加权平均得到，误差通过相对于基于射电的河外参考框架（ERF）的位置偏差进行估计。
• 该框架以J2000赤道坐标系星表形式实现，包含赤经、赤纬、星等、红移及与射电位置的偏移量数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用类星体作为河外参考点，构建一个密集的光学ICRS实现？
• RQ2 通过整合多个光学星表的位置并将其与基于射电的ICRF对齐，可实现多高的天体测量精度？
• RQ3 在缺乏密集、高精度光学参考框架的情况下，类星体在光学天体测量中可作为基准点的程度如何？
• RQ4 输入星表中的系统性误差如何影响最终参考框架？需要采取何种校正措施以实现全局一致性？
• RQ5 如何最优地整合异构光学数据，以生成一个全局对齐、高精度的天球参考框架？

主要发现

• LQRF包含100,165颗类星体，均匀分布于整个天球，相邻源星平均间距为10角分。
• LQRF与ICRF的全局对齐精度为1.5毫角秒，残余定向偏差为A1 = +2.1 ± 3.8毫角秒，A2 = -0.9 ± 3.5毫角秒，A3 = -2.6 ± 3.4毫角秒。
• LQRF与ERF位置之间的平均偏移为Δαcosδ = +2.7 ± 2.9毫角秒，Δδ = +0.3 ± 2.9毫角秒，表明赤道偏差可忽略不计。
• 内部位置误差符合泊松分布，赤经方向峰值为139毫角秒，赤纬方向峰值为130毫角秒。
• LQRF为全部100,165颗类星体提供了LQAC中的红移和R星等信息，其中2,142颗具有精确的射电干涉测量对应体。
• LQRF作为GAIA任务的初始类星体列表，为研究类星体空间分布和光度函数提供了试验平台。