2015 Fiscal Year Research-status Report
すばる望遠鏡超広視野観測で探る近傍銀河の形成進化史
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15K05037
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
小宮山 裕 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20370108)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 銀河天文学 / 画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は、「画像処理パイプラインの最適化と最終画像PSFの検討」と「PSFの安定性の検討」を主題として研究を行ってきた。
HSCの画像処理パイプラインを含む通常の画像解析ソフトウエアでは、近傍銀河のような大きく広がった構造がある場合、空の明るさがうまく計算できず、銀河本体・近傍部分では精度の良い画像合成ができないことが問題であった。この問題の完全な解決は難しく、今後もさらなる改良が必要であるが、標準画像処理パイプラインの枠組みの中での最適解を検討した。標準画像解析パイプラインでは空の明るさを空間方向にチェビシェフ多項式でフィットしているが、近傍矮小銀河の場合には3次くらいに最適解があることが分かってきた。また、標準画像処理パイプラインとは別の方法で空の明るさを推定して引く方法についても研究を行ってきた。その結果、空の明るさを視野全体からなめらかにフィットすることによって、銀河本体でもきれいに空の明るさを引く手法の開発を行った。
HSCでは、あるターゲットを何ショットか(少しずつポインティングをずらしながら)撮り、それらの画像を合成して一枚の大きな画像を作り、これを測光していくことになる。ショット毎にPSFの形は少しずつ異なるため、どのように画像を合成(足しあわせ)するのがPSF測光にとって最適であるかを検討することが重要である。本研究の結果、様々な画像合成法の中で、すべての画像をそのまま足し合わせる方法(平均合成)がPSFの形を正確に保つという点で最適であることが分かった。このような合成法は標準画像処理パイプラインでも選択でき、合成画像でもPSFの形が損なわれずに画像全域にわたり安定したPSF測光を行うことができることとなった。また同時に、本手法に従えば時間変化や姿勢変化による安定性を気にすることなくPSF測光を行うことができるため、平均合成を基本として解析を進めることが最適という結論に到達した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に示した通り、研究計画は順調に進捗しており、平成27年度当初に計画していた研究計画である「画像処理パイプラインの最適化と最終画像PSFの検討」と「PSFの安定性の検討」は完了できたと考えている。画像処理パイプラインの最適化については、今後の改良に伴って随時最適手法の改良を進めていく必要があるが、最新版は安定バージョンとされており、しばらくは本研究によって確認された画像解析手法が適用可能であると考えられる。
また、平成27年度には平成28年度に予定していた「PSF星選択の自動化の検討」についても先行して取り組んだ。広く使われているPSF測光ソフトウエアDAOphotではPSF星選択の際に星を目で見て取捨選択を行うなど一部手動操作が含まれており、このPSF星選択部分が解析のボトルネックとなっていた。PSF測光ソフトウエアとは別に他の測光ソフトウエア(SExtracter)を組み合わせることにより、星である信頼度が高い天体を自動的に選択することが可能になり、そのような天体をPSF星として合成することによって精度の高いPSFを作成することが可能であることが確認できた。またこの研究の過程において、SExtracterにオプションとして備わっているPSF測光モード(PSFEx)についてもその性能を調査した。PSFExはかなり高速に動作するものの、暗い天体の検出においてDAOphotに分があることが確認できた。
一方、研究が進んでくると画像合成の段階で計算機資源の不足で解析が進まなくなる状況があることが分かってきた。これは純粋に合成する画像の枚数が多くなったために画像合成ソフトウエアに必要なメモリーが増えたためと考えられているが、ソフトウエア開発チームと協力して対策を進めることが必要だということも分ってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度には当初予定通り「PSF星選択の自動化の検討」と「PSF測光パイプラインの構築」についての研究を行っていく。
「PSF星選択の自動化の検討」については平成27年度にも先行して進めてきたが、平成28年度には混雑領域を含む様々な天域やゴーストや迷光などが混入している画像など様々な観測条件のものについてPSF星選択を行うことにより、手法の堅牢性や安定性を確認していく。
また、一旦解析手法が確立した後は、それを自動化するスクリプトをまとめて「PSF測光パイプライン」を構築していく。いくつかの近傍銀河のデータにPSF測光パイプラインを適用することにより、どのような銀河については問題なくPSF測光ができるか、問題が起る銀河はどのような条件を有しているかを明らかにし、本PSF測光パイプラインの適用可能性を評価する。短期的に改良できるもの、時間をかけて改良していくものを判別し、短期的改良を加えたところでいくつかの近傍銀河へ適用し、近傍銀河周辺部における星の分布・星生成史に焦点を当てた研究を行う。
最適な画像処理方法・PSF測光パイプラインについては日本天文学会・海外研究集会において発表を行うことにより近傍銀河研究者を含めた多くの研究者に画像解析手法を知ってもらい、共同研究への進展や解析手法の改良へとつなげていくことを目指す。
一方、研究の進捗によって明らかになってきた画像合成の段階での計算機資源の問題についてもソフトウエア開発チームと協力して改良を進めていく。また、空の明るさを視野全体からなめらかにフィットする方法や画像解析において問題となるゴーストの除去・軽減方法についてHSC画像処理パイプラインへフィードバックすることによって、HSC画像のPSF測光法の改善を行っていこうと考えている。
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