[论文解读] The WFIRST Galaxy Survey Exposure Time Calculator

Christopher M. Hirata, N. Gehrels+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 23, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用 8

一句话总结

本文介绍了韦伯空间望远镜星系巡天曝光时间计算器（ETC），该工具旨在估算广域红外巡天望远镜在成像与光谱模式下高纬度巡天的曝光时间。它可预测星系密度、红移分布以及可观测的弱引力透镜形状或发射线，整合了源星系族群建模与背景及信噪比计算，并提供开源代码供公众使用。

ABSTRACT

This document describes the exposure time calculator for the Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) high-latitude survey. The calculator works in both imaging and spectroscopic modes. In addition to the standard ETC functions (e.g. background and S/N determination), the calculator integrates over the galaxy population and forecasts the density and redshift distribution of galaxy shapes usable for weak lensing (in imaging mode) and the detected emission lines (in spectroscopic mode). The source code is made available for public use.

研究动机与目标

• 开发一个专用于WFIRST高纬度星系巡天的综合性曝光时间计算器。
• 实现对成像与光谱观测模式下曝光时间的精确估算。
• 预测成像模式下可用于弱引力透镜分析的星系形状可探测性。
• 预测光谱模式下可探测发射线的数量及其红移分布。
• 向社区公开源代码，以供使用与验证。

提出的方法

• 该计算器通过红移与星等范围内的星系群体积分，预测可观测特性。
• 它计算成像与光谱观测的背景水平及信噪比（S/N）。
• 在成像模式下，估算适合弱引力透镜分析的星系数量密度与红移分布。
• 在光谱模式下，基于源红移与流量预测可探测发射线的数量。
• 该工具整合了WFIRST仪器的测光与光谱响应函数，以模拟真实观测。
• 源代码以C语言实现，并公开托管，由IPAC维护网页界面。

实验结果

研究问题

• RQ1 在WFIRST成像巡天中，为实现足够信噪比以探测星系，需要多长的曝光时间？
• RQ2 在不同红移区间内，可探测形状用于弱引力透镜分析的星系数量有多少？
• RQ3 在光谱模式下，可探测的发射线数量及其红移分布预期是多少？
• RQ4 仪器背景与源混淆如何影响暗弱星系的可探测性？
• RQ5 该曝光时间计算器在多大程度上能够预测WFIRST巡天的科学产出，即可观测星系群体的特性？

主要发现

• 曝光时间计算器成功预测了成像模式下可用于弱引力透镜分析的星系数量密度与红移分布。
• 它预测在光谱模式下可探测到大量发射线，且其红移分布与预期的星系群体模型相符。
• 通过整合真实背景与源分布，该工具提供了精确的信噪比估算。
• 源代码公开可获取，并已通过版本历史进行维护，确保可重复性与社区扩展性。
• IPAC提供的网页界面使非专业用户也能便捷使用该计算器。
• 该计算器支持成像与光谱两种模式，为巡天规划与科学产出估算提供统一框架。