2MASSカタログ勉強会

中島 康
2007.9.13
於 計算センター

2MASSカタログはどのように作成されたか
2MASSドキュメントからいくつかを紹介する。

また、カタログにはどのような項目があるのかどのようにカタログを使えばいいのかを勉強する。

元の資料
2MASSのページ http://www.ipac.caltech.edu/2mass/
2MASS Documentation

http://www.ipac.caltech.edu/2mass/releases/docs.html

The 2MASS All-Sky Data Release and Extended Mission
Ancillary Products
http://www.ipac.caltech.edu/2mass/releases/allsky/doc/explsup.html

2MASS project overview•南北2台(Mt. Hopkins, Arizona, and Cerro Tololo, Chile)の1.3m望遠鏡•赤外カメラ(256x256 array x 3-bands; 3バンド同時カメラ )•波長 : J(1.24μm), H(1.66μm), Ks(2.16μm)•North : 1997/6 - 2000/12 : 691 nights (使えた夜数)•South : 1998/3 - 2001/2 : 750 nights•rawdata : 24.5TB•covering 99.998%•All-Sky Data Release•Point Source : 470,992,970•Extended Source : 1,647,599•Image Atlas : 4,121,439

Notes :Sky Coverage
Image Atlas : 99.998%
PSC : 99.65% (J), 99.51%(H), 99.56%(Ks)
XSC : ~98%
足りない分は主に明るい星をマスクした効果。

••••

Physical Gap : 望遠鏡のpointing error (0.71 deg^2)
Eﬀective Gap in the catalog : tile の端から 10" (PSC), 15"(XSC)以上離れたソースのみ拾っている。
tileのペアの重なりが20"以下だとカタログにはのらないものが生じる。
(1.26deg^2 for PSC, 1.65 for XSC)
明るい星 : 106 deg^2 at J, 156 deg^2 at H, 178 deg^2 at K
Eﬀective loss of faint source coverage due to confusion in the Galactic
planeExecutive Summary of 2MASS All-Sky Release Data Products
1. Point Source Catalog (PSC) : 470,992,970
Positions, magnitudes, astrometric and photometric uncertainties,
ﬂags indicating the quality of the source characterizations,associations with Tycho 2 or USNOA-2.0 optical catalog sources,
known solar system objects are presented for each source.
2. Extended Source Catalog (XSC) : 1,647,599 (97%がgalaxy)
Positions, magnitudes measured in a wide variety of ways, photometric
uncertainties, associations with several external catalogs, a number of ﬂags
and scores indicating the quality of the measurements, the likelihood of"extendedness" are presented for each source.

3. Image Productsa)Atlas Images
1,373,813 x 3 (=4,121,439)枚のAtlas ImageというFITS画像
8.5' x 6 のSurvey Tileというユニットが59,731ある。
Tileは23枚のAtlas Imageに分割される。
そのうち22枚は512x1024(1"/pix)、1枚は512x698(1"/pix)( camera-pixelは2"/pix, atlasは1"/pix )位置と測光キャリブレーションのデータがヘッダに記載
Quicklook Imageというのもwebで配給されている。
http://irsa.ipac.caltech.edu/applications/2MASS/QL/
1/20に圧縮したデータ。測光には向かない。
b)Extended Source Postage Stamp Images
XSCのソースの周辺の切り出し。
21"x21"から301"x301"までサイズが選べる。

Data Acquisition•Scanning Strategy•赤緯方向に57”/秒でスキャン。Reset-Read(R1:51ms)-Read(R2:1.351s)の1.3 secのあいだ副鏡を動かすことで視野を固定。
•視野の1/6移動して次の視野へ。
•1.3secx6=7.8secが1点での総積分時間。
•sub-pixel ditheringで空間分解能をあげる。
2.0”/pixel(Camera)->1.0”/pixel (Atlas)•このようにして6 x8.5ʼのTileをサーベイ•Tileの端に来ると、50”ほどのオーバーラップを作って隣のTileを作る。
•全天は59,650のTilesに分割される。 (実際のデータベースには59,731のTile->Gapを埋めるため。

•Photometric Calibration Strategy•UKIRT or Las Campanas (Persson et al. 1998) の標準星を含むCalibration Tile
(8.5ʼ x 1 )を1時間に1つ観測•一晩には2-3の種類のTileを選んで観測(てんでバラバラなTileを選ばない)•同じTileをなるべく連続して観測しない•2-3のTileが一晩を通して、色んな高度で観測される•これらは長期にわたる大気吸収補正式の作成に使われる•各Calibration Tileは600-3500回に渡って観測され、2次標準星カタログが作られた。
(Nikolaev et al. 2000)•これらの多くの2次標準星を用いてゼロ点の決定がなされるAchieved performance

Note :
Dynamic range- 赤外アレイの読み出しで、double-samplingをしている。Resetの後に51msでRead1(R1)、1.351sでRead2(R2)をサンプルしている。通常の赤外の生データはこのR2-R1の1.3sec積分である。2MASSではR1もデータとして残して、明るい星の測光を行う。 [1.3secの場合、(J,H,Ks)=(9.5,9.0,8.5)くらいでサチり始める。] そのためダイナミックレンジが広い。
- それでもサチる星の場合、PSFのwingの部分を使ってのanalytic modelで測光を行う。(0.1-0.2等の精度) 最も明るい星はOriα (J=-2.99,H=-4.01,Ks=-4.38)
Astrometric Accuracy
Tycho 2 カタログを参照した。(ICRS)
9 < Ks < 14 の範囲で70-80 masの精度。もっと明るい星で120 mas。
Distortion補正のテーブルを作成 (USNO-A)。それによって星の少ない視野でもパフォーマンスがあがった。 (注: Atlas imageには適用されていない。)

Point Source Catalog : Column description
カタログには大きく分けて次の内容が記載•Positional information•Photometric information•Source quality information•Optical source association information•Cross-index informationsee
http://www.ipac.caltech.edu/2mass/releases/allsky/doc/sec2̲2a.html

いくつかのColumnについて。。
j̲m, (h̲m, k̲m) : 等級、もしくは等級の下限値(the 95% conﬁdence upper limit derived
from a 4" radius aperture measurement)。等級がどのように測定されたかは後述のrd̲ﬂgに記載。
j̲cmsig : photometric uncertainty; PSF測光のときproﬁle-ﬁtting error、aperture測
光のとき6(or 6>) frameのRMS、 等。
j̲msigcom : total photometric uncertainty
j_msigcom = sqrt(j_cmsig2 + j_zperr2 + fferr2 + [r1normrms2])
j_zperr = Nightly photometric zero point uncertainty = 0.011 mag
fferr = Flat-ﬁelding residual error = 0.005 mags
r1normrms = R1 normalization uncertainty = 0.012 mags (if rd̲ﬂg=1)

j̲snr : signal-to-noise ratio

rd̲ﬂg : Read ﬂag. one character per band [JHKs]
default magnitude(j̲m, h̲m, k̲m)では最もベストなものが選ばれて記載されるrd̲ﬂgにはどの方法を使ったかが記載される
i.

Non-Saturated “Read2-Read1” (J>9, H>8.5, Ks>8 mag)Proﬁle-ﬁt photometry : rd̲ﬂg= “2”Aperture photometry : rd̲ﬂg= “4”ii. Non-Saturated “Read1” (4.5<J<9, 4<H<8.5, 3.5<Ks<8 mag)
Aperture photometry : rd̲ﬂg= “1”iii. Saturated “Read1” (J<4.5, H<4, Ks<3.5 mag)
1-d Radial Proﬁle Fitting : rd̲ﬂg= “3”iv. Upper Limits
Non-Detections : rd̲ﬂg= “0”そのバンドでは受かっていない場合。upper limitはnoize levelの2倍
Inconsistently Deblended Sources : rd̲ﬂg= “6”ちゃんと分解されなかった多重ソース
v. Detections with Failed Measurements (rd̲ﬂg= “9”)technicallyには検出されたが、useful measurementはできなかった。フレームの端のほうとか、detectorがnoizyになったときとか

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cc̲ﬂg : Contamination and confusion ﬂag.

2つ以上該当する場合、上の表でより上にあるものが優先される。

青 : Diﬀraction spike

赤 : Persistence image (北側に残る)
マゼンダ : 明るい星のwing

シアン : stripe (256” northとsouth)
ブラウン : Filter and Dichroic glint
緑: リアル

黄: たぶんリアル

人工的なsourceは明るい星との位置関係、明るさから判断される
人工物の可能性の高いものは最終的なカタログには載らない
リアルな天体と思われるが、明るい星との位置や明るさから、artifactであり得るものにはcc̲ﬂagがつけられる

n̲det : Frame detection statics.
3sigma以上のdetectionがあったものの数と測定可能(マスクピクセル等がなかった)なフレームの数が記されている。

"665634"だとJバンドは6枚全部で可能で6個のdetection、Hバンドは6枚で可能で5枚でdetection、Kバンドは4枚で可能で3個のdetectionがあった。
Atlas imageで検出された全てのnon-saturated sourceにはaperture測光が行われる。 測光はindividual framesで行われる
signal-to-noise rarioが>8-9のソースは全てのindividual framesで測定可能なはずで、もし、可能なフレームよりもdetectionが小さい場合には測定のintegrity(完全性)を疑ってみること。

Catalogを使ってみる
Gatorを使う
http://irsa.ipac.caltech.edu/applications/Gator/

CurlコマンドでVizierからとる$url = "\"http://vizier.nao.ac.jp/viz-bin/asu-acl?-source=2MASS&-c.ra=${ra}&-c.dec=${dec}&-c.bm=$box&-out.max=99999\"";curl -# -o 2mass.out -O $url

Gatorからとってきたカタログの例

課題“Search for reference A0 dwarf stars ... “ Gerbaldi, M. et al. 1999, A&AS, 137, 273のA0 dwarfsを2MASS Point Source Catalogから検索せよ。そして、それらのJ-H, H-Ks colorをcolor-colordiagramにプロットせよ。また、平均と分散を求めよ。
このとき、2MASSのﬂagによってどのように異なるか、また、論文のA0 dwarfのいくつかはdouble systemであったりvariableであるが、それらを区別するとどうなるか？

Appendix
Quality Assurance
http://www.ipac.caltech.edu/2mass/releases/allsky/doc/sec4̲10.html
走り書き
http://optik2.mtk.nao.ac.jp/~yas/2mass/2mass-QA.pdf