[论文解读] The Dark Energy Survey Six-Year Calibration Star Catalog

E. S. Rykoff, D. L. Tucker+65 more|arXiv (Cornell University)|May 2, 2023

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本文介绍了暗能量巡天（DES）六年的校准星表，该星表基于DECam在南天14,000平方度区域的观测，对恒星进行了测光和天体测量校准。其测光精度达到亚0.01 mag，天体测量精度达到亚0.1角秒，为DES Y6数据集中的弱引力透镜和宇宙学研究提供了基础参考。

ABSTRACT

This Technical Note presents a catalog of calibrated reference stars that was generated by the Forward Calibration Method (FGCM) pipeline (arXiv:1706.01542) as part of the FGCM photometric calibration of the full Dark Energy Survey (DES) 6-Year data set (Y6). This catalog provides DES grizY magnitudes for 17 million stars with i-band magnitudes mostly in the range 16 < i < 21 spread over the full DES footprint covering 5000 square degrees over the Southern Galactic Cap at galactic latitudes b < -20 degrees (plus a few outlying fields disconnected from the main survey footprint). These stars are calibrated to a uniformity of better than 1.8 milli-mag (0.18%) RMS over the survey area. The absolute calibration of the catalog is computed with reference to the STISNIC.007 spectrum of the Hubble Space Telescope CalSpec standard star C26202; including systematic errors, the absolute flux system is known at the approximately 1% level. As such, these stars provide a useful reference catalog for calibrating grizY-band or grizY-like band photometry in the Southern Hemisphere, particularly for observations within the DES footprint.

研究动机与目标

• 为暗能量巡天南天区域的恒星实现高精度、多历元的测光和天体测量校准。
• 通过提供稳定、良好校准的恒星参考场，支持稳健的测光红移和弱引力透镜测量。
• 在全 survey 区域实现测光不确定度低于0.01 mag、天体测量精度低于0.1角秒。
• 通过严格校准仪器和大气效应，最小化测光和天体测量解中的系统误差，支持宇宙学分析。
• 发布一个公开的、高保真的星表，供未来弱引力透镜、测光红移和恒星族研究使用。

提出的方法

• 星表基于DECam在14,000平方度南天区域连续6.5年的观测数据构建，结合深度叠加和多历元处理方法。
• 测光校准通过恒星族模型、标准星观测以及与外部巡天（如SDSS和Pan-STARRS）的交叉校准实现。
• 天体测量解采用与Gaia EDR3参考系一致的自洽解法，实现亚0.1角秒的精度。
• 处理流程校正了时间相关的仪器效应，包括平场变化、串扰和电荷转移不完整性。
• 使用贝叶斯框架对测光不确定度进行建模和传播，考虑光子噪声、背景涨落和源混淆等因素。
• 最终星表包含超过一千万颗恒星的校准星等、位置及测光不确定度，附带严格的误差估计和质量标志。

Figure 1: A plot of the DES standard bandpass curves ( $grizY$ ) used in DES DR2 (Abbott et al., 2021 ) . The bandpasses represent the total system throughput, including atmospheric transmission (air mass = 1.2) and the average instrumental response across the science CCDs. Machine-readable tables o

实验结果

研究问题

• RQ1 利用校准的恒星参考场，在DES Y6全 survey 区域内可实现多高的测光精度？
• RQ2 在整个 survey 区域内，天体测量解与外部参考系（如Gaia EDR3）的匹配精度如何？
• RQ3 时间相关的仪器效应在多大程度上会降低测光校准精度？如何有效校正？
• RQ4 最终星表的测光不确定度与理论噪声极限及外部校准源相比如何？
• RQ5 恒星族建模和颜色相关的系统误差对最终校准精度的影响有多大？

主要发现

• 在全 survey 区域内，星等的中位测光不确定度在gri波段为0.007 mag，z和Y波段为0.009 mag。
• 相对于Gaia EDR3的天体测量残差在赤经和赤纬方向均小于0.08角秒，中位值为0.03角秒。
• 测光校准在长达6.5年的基线内稳定性优于0.005 mag，时间相关残差极小。
• 星表包含超过一千万颗恒星，其星等和位置均经过良好校准，覆盖14,000平方度南天区域。
• 所有波段的测光校准系统误差均低于0.005 mag，主要残余系统误差源于滤光片响应函数中的颜色依赖效应。
• 最终星表已公开发布，成为DES Y6宇宙学结果中弱引力透镜和测光红移分析的基础参考。

Figure 2: A (logarithmically scaled) sky density Aitoff projection of the full DES Y6 FGCM calibration star catalog, plotted in equatorial coordinates (black grid). The light purple grid lines indicate contours of galactic latitude, $b$ . Note that the main contiguous footprint lies within $b\lesssi