[论文解读] Target Selection and Validation of DESI Luminous Red Galaxies

Rongpu Zhou, Biprateep Dey+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2022

Astronomical Observations and Instrumentation被引用 9

一句话总结

本文针对DESI的明亮红巨星（LRGs）提出了一套全面的目标选择与排除掩蔽策略，利用来自WISE和Gaia的多波段数据，以减少观测系统误差。该研究基于实测的LRG密度趋势，开发了与星等相关的圆形掩蔽区域，针对北天和南天银道半球分别建立了半径-星等关系，显著减少了明亮恒星附近虚假LRG目标的数量，提升了巡天的可靠性。

ABSTRACT

The Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) is carrying out a 5-year survey that aims to measure the redshifts of tens of millions of galaxies and quasars, including 8 million luminous red galaxies (LRGs) in the redshift range of $0.4

研究动机与目标

• 开发一种稳健的、多波段的排除掩蔽系统，以消除DESI巡天中明亮恒星附近虚假LRG目标。
• 解决由于仪器效应导致的恒星周围LRG密度过剩问题，特别是在北天和南天银道半球。
• 通过基于恒星周围LRG密度趋势的星等依赖性圆形掩蔽，提高目标选择的可靠性。
• 通过交叉校准Gaia EDR3、WISE、2MASS和Tycho-2星表的测光数据，确保一致性和准确性。
• 公开发布带有掩蔽半径和特定问题区域自定义掩蔽的恒星参考星表，以支持可重复性及未来巡天。

提出的方法

• 通过测量恒星附近LRG密度过剩随星等和角距离的变化，实证推导出WISE和Gaia圆形掩蔽的半径-星等关系。
• 以Gaia EDR3作为主要恒星参考星表，极限星等为$G < 18$，对未在Gaia中检测到的极亮恒星（$V_T < 10$）则补充使用Tycho-2星表。
• 对于非常红的恒星（$z+1 < G$），使用$z+1$（预测的DECam $z$-波段星等）作为掩蔽星等，以确保足够的掩蔽半径。
• 利用Tycho-2与Gaia中共同恒星的多项式关系，预测具有2MASS测光数据的Tycho-2恒星的Gaia $G$星等和DECam $z$星等。
• 由于南北银道半球中LRG密度过剩存在差异（$10 < G < 16$），分别建立北天和南天的星等-半径关系。
• 针对残余问题区域开发自定义掩蔽，包括未被掩蔽的大星系和通过DBSCAN聚类及人工目视检查识别的成像伪影。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同星等和天区中，LRG目标密度如何围绕明亮恒星变化？南北银道半球之间的不对称性由何原因造成？
• RQ2 如何确定最优的星等依赖性圆形掩蔽半径，以在保持巡天完整性的前提下最小化虚假LRG目标？
• RQ3 在掩蔽目的方面，WISE与Gaia恒星星表在完备性和测光准确性方面有何差异？
• RQ4 利用2MASS和Tycho-2的测光预测，能在多大程度上提升Gaia EDR3中代表性不足恒星的掩蔽可靠性？
• RQ5 排除掩蔽系统对LRG团聚测量的影响如何，特别是在衍射尖峰和明亮恒星附近？

主要发现

• WISE掩蔽半径仅依赖于星等，与黄道纬度或天空背景水平无显著相关性。
• 与DR2相比，Gaia EDR3星表在完备性和测光准确性方面表现更优，缺失或测光异常的恒星更少，且来自星系的污染极少。
• 在南北银道半球中，恒星周围（$10 < G < 16$）的LRG密度过剩存在显著差异，因此必须分别建立星等-半径关系。
• 对于非常红的恒星（$z+1 < G$），使用$z+1$作为掩蔽星等可确保足够的掩蔽半径，防止掩蔽不足。
• 将未在$1.0''$内匹配到Gaia的$V_T < 10$ Tycho-2恒星加入系统，可提升完备性，其测光数据通过与2MASS交叉匹配获得。
• 最终的排除掩蔽系统（包含Gaia、WISE和自定义掩蔽）显著减少了恒星和衍射尖峰附近的虚假LRG目标，如图21和图22所示。