[论文解读] Setting UBVRI Photometric Zero-Points Using Sloan Digital Sky Survey ugriz Magnitudes

Taylor S. Chonis, C. M. Gaskell|Insecta mundi|Oct 31, 2007

Adaptive optics and wavefront sensing被引用 4

一句话总结

本文提出了一种使用斯隆数字巡天（SDSS）ugriz星等测定CCD图像中UBVRI测光零点的实用方法。研究识别出在g、r、i ≈ 14.5时B、V、R、I波段以及在u ≈ 16时U波段存在由PSF饱和引起的系统性零点偏移，建议仅使用未饱和的恒星，且g、r、i在14.5–19.5之间、u在16–19.5之间进行可靠校准。

ABSTRACT

We discuss the use of Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ugriz point-spread function (PSF) photometry for setting the zero points of UBVRI CCD images. From a comparison with the Landolt (1992) standards and our own photometry we find that there is a fairly abrupt change in B, V, R, & I zero points around g, r, i ~ 14.5, and in the U zero point at u ~ 16. These changes correspond to where there is significant interpolation due to saturation in the SDSS PSF fluxes. There also seems to be another, much smaller systematic effect for stars with g, r > 19.5. The latter effect is consistent with a small Malmquist bias. Because of the difficulties with PSF fluxes of brighter stars, we recommend that comparisons of ugriz and UBVRI photometry should only be made for unsaturated stars with g, r and i in the range 14.5 - 19.5, and u in the range 16 - 19.5. We give a prescription for setting the UBVRI zero points for CCD images, and general equations for transforming from ugriz to UBVRI.

研究动机与目标

• 解决在缺乏标准星时校准UBVRI CCD测光的挑战。
• 识别从SDSS ugriz测光推导出的UBVRI星等中系统性零点偏移的问题。
• 提供一种基于SDSS数据的实用、经验性方法，用于设定UBVRI零点。
• 在变换过程中最小化PSF饱和和Malmquist偏差带来的误差。

提出的方法

• 作者利用Landolt（1992）标准星的SDSS数据释放5 ugriz测光数据，推导出变换方程。
• 应用颜色-颜色筛选：0.08 < r−i < 0.5 且 0.2 < g−r < 1.4，并剔除线性拟合中超过2.5σ的离群点。
• 通过颜色空间中的线性拟合，推导出B、V、R、I和U的变换方程，其中U因对敏感度较高而独立处理。
• 该方法排除带有饱和警告标志的恒星，并将分析限制在g、r、i在14.5–19.5之间、u在16–19.5之间的恒星。
• 提供了零点设定的规程：将恒星与SDSS匹配，清理颜色-颜色图，应用方程（1）–（5），并使用较暗恒星的平均星等。
• 该方法避免使用高阶颜色项，专注于实用校准而非天体物理精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 当使用SDSS ugriz PSF星等对明亮恒星进行变换时，UBVRI零点的系统性偏移是什么？
• RQ2 SDSS中PSF饱和如何影响ugriz到UBVRI变换的可靠性？
• RQ3 哪些星等范围可确保使用SDSS数据进行UBVRI零点校准时误差最小？
• RQ4 在较暗星等下，变换过程中是否存在Malmquist偏差效应，其影响程度如何？
• RQ5 在限定的颜色和星等范围内，是否可以可靠地使用简单的线性变换实现实用测光校准？

主要发现

• 在g、r、i ≈ 14.5时，B、V、R和I的零点出现明显的突变，这是由于SDSS中PSF饱和所致。
• U波段的零点在u ≈ 16时也表现出类似的不连续性，SDSS ugriz星等对明亮恒星的U星等存在高达2等的低估。
• 对于g、r ≥ 19.5的恒星，观察到微小的系统性偏移，与Malmquist偏差效应一致。
• Malmquist偏差被估计为下限；其真实幅度可能达到观测斜率的两倍。
• 变换方程（1）–（5）仅在g、r、i处于14.5–19.5之间、u处于16–19.5之间的恒星中有效，以避免饱和和偏差效应。
• U滤镜变换为U = u − 0.854 ± 0.007，且在选定范围内与(u−g)颜色无显著依赖关系。