[论文解读] Comparison of Asteroids Observed in the SDSS with a Catalog of Known Asteroids

Mario Jurić, Željko Ivezić+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2002

Astro and Planetary Science被引用 60

一句话总结

该论文将斯隆数字巡天（SDSS）探测到的18,000颗小行星与已知小行星星历表进行交叉匹配，识别出2,641个具有精确多波段测光和轨道元素的独特匹配。研究发现，SDSS推导的V星等与星历表预测值之间存在0.4等的系统性偏移——红小行星表现更差，导致明亮小行星数量被高估1.7倍，并证实小行星家族中存在显著的颜色分离现象，极端的i*-z*颜色可可靠识别灶神族成员。

ABSTRACT

We positionally correlate asteroids from existing catalogs with a sample of $\about$18,000 asteroids detected by the Sloan Digital Sky Survey (SDSS, Ivezić {\em et al.} 2001). We find 2641 unique matches, which represent the largest sample of asteroids with both accurate multi-color photometry and known orbital parameters. The matched objects are predominantly bright, and demonstrate that the SDSS photometric pipeline recovers \about90% of the known asteroids in the observed region. For the recovered asteroids we find a large offset (\about 0.4 mag) between Johnson V magnitudes derived from SDSS photometry and the predicted catalog-based visual magnitudes. This offset varies with the asteroid color from 0.34 mag for blue asteroids to 0.44 mag for red asteroids, and is probably caused by the use of unfiltered CCD observations in the majority of recent asteroid surveys. This systematic photometric error leads to an overestimate of the number of asteroids brighter than a given absolute magnitude limit by a factor of \about 1.7. The distribution of the matched asteroids in orbital parameter space indicates strong color segregation. We confirm that some families are dominated by a single asteroid type (e.g. the Koronis family by red asteroids and the Themis family by blue asteroids), while others appear to be a mixture of blue and red objects (e.g. the Nysa/Polana family). Asteroids with the bluest \iz colors, which can be associated with the Vesta family, show particularly striking localization in orbital parameter space.

研究动机与目标

• 通过与已知小行星星历表交叉匹配，评估SDSS成像巡天中小行星探测的完整性和准确性。
• 量化SDSS推导星等与星历表视觉星等之间的系统性测光偏移。
• 利用SDSS五波段测光研究小行星家族中的颜色分离现象。
• 评估SDSS测光处理流程在识别移动天体方面的可靠性及其对小行星群体研究的影响。

提出的方法

• 利用天体测量位置，将SDSS探测到的移动天体与已知小行星的ASTORB星历表进行位置交叉匹配。
• 使用标准转换关系，从五波段测光（u*, g*, r*, i*, z*）计算SDSS基于的约翰逊V星等。
• 将SDSS推导的V星等与星历表提供的视觉星等进行比较，以识别系统性偏移。
• 分析具有极端i*-z*颜色的小行星在轨道参数空间（a', e', sin(i')）中的分布，以检验灶神族区域是否存在聚集现象。
• 通过统计分析评估SDSS移动天体管道中探测的完整性和污染水平。
• 基于i*-z*颜色对高红移天体进行分类（J/V类型），以验证灶神族成员身份。

实验结果

研究问题

• RQ1 在SDSS观测区域内，已知小行星中有多少比例被SDSS测光处理流程恢复？污染率是多少？
• RQ2 为何SDSS星等尺度与星历表视觉星等系统性不同？这种差异如何随小行星颜色变化？
• RQ3 SDSS测光中的i*-z*颜色是否能可靠识别轨道参数空间中的灶神族成员？
• RQ4 小行星家族在颜色组成上如何不同？是否存在蓝小行星与红小行星之间的显著分离？
• RQ5 这种测光偏移在多大程度上影响了SDSS等巡天中对小行星群体数量的归一化？

主要发现

• SDSS测光处理流程在观测区域内恢复了约90%的已知小行星，污染率仅为百分之几。
• SDSS推导的V星等与星历表视觉星等之间存在约0.4等的系统性偏移，蓝小行星为0.34等，红小行星增至0.44等。
• 该测光偏移导致在给定绝对星等极限下，明亮小行星数量被高估约1.7倍。
• 匹配小行星在轨道参数空间的分布显示显著的颜色分离：科罗尼斯族主要由红小行星主导，蒂莫斯族主要由蓝小行星主导，而尼斯/波拉纳族则为混合组成。
• 在131颗i*-z* < -0.25的小行星中，有99%聚集在灶神族轨道空间的核心与尾部区域，证实该颜色指数可可靠识别灶神族成员。
• SDSS五波段测光使通过i*-z*颜色可靠识别灶神族小行星成为可能，为小行星家族的组成与动力学研究提供了强大工具。