天の川銀河の銀河面を対象とした新しい野心的な調査により、33億2000万個の宇宙天体が驚くほど詳細に明らかになった。

この巨大な天体カタログは、米国国立科学財団 (NSF) が運営するチリのセロ・トロロ米州天文台のダークエネルギーカメラのデータを用いて作成されたもので、この種のものとしてはおそらく最大規模となる。

「30億人以上の集合写真を想像してみてください。一人一人が認識できるのです！」と、NSFの天文科学部門ディレクターであるDebra Fischer氏はプレスリリースでこう述べている。「天の川にある30億個以上の星の詳細な肖像を、天文学者は今後何十年もかけてじっくりと観察していくことでしょう。」

私たちの天の川銀河は、何千億という星や、膨大な数の星の誕生する領域、巨大なガスやダストの雲で覆われている。このような天体のカタログを作るのは大変な作業だが、DECaPS2と呼ばれる暗黒エネルギーカメラ平面探査の2番目のデータであるこの新しいカタログを作ったチームは、この難題に挑戦している。

研究チームは、ダークエネルギーカメラを使って天の川の平面を光学および近赤外線で観測し、この銀河の領域をかつてないほど詳細に明らかにした。このカタログの完成には2年を要し、ダークエネルギーカメラは南天の21,400回の露出から10テラバイト以上のデータを生成したと研究チームは述べている。

「DECaPS2の成功の主な理由の一つは、我々は単に星の密度が非常に高い領域を指し、ほぼ互いに重なって見える天体の特定に注意したことです」と、新しい結果を発表した研究の主執筆者であるAndrew Saydjari氏は、NSFが水曜日（18日）に発表した同じプレスリリースで述べている。

ハーバード大学の大学院生で、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの研究者であるSaydjari氏は、「そうすることで、単一のカメラで観測された天体の数で、過去最大のカタログを作成することができました」と述べている。

天の川銀河に存在する星や塵の大部分は、今回公開されたダークエネルギーカメラの画像の中心を横切る明るい帯として見える銀河面に位置している。このように多くの星やダストが存在するため、壮大な写真を撮ることができる一方で、銀河面を観測することは困難だ。

暗いガスやダストが星の光を吸収してしまい、暗い星が見えなくなってしまうのだ。また、高密度で冷たい星雲からの光は、個々の天体の明るさを測定する妨げになる。また、恒星の数が多いため、銀河系平面上の画像では恒星が重なり合い、個々の恒星を隣の星と区別することが難しくなっている。

しかし、近赤外線で銀河面を見ることで、これらの問題を解決することができる。ガス雲はこの波長の光をあまり吸収しないので、ガスや塵の隙間から、普段は見えない星を見ることができるのだ。

セロ・トロロ米州天文台のSaydjari氏とそのチームは、各星の背後にある背景を予測する革新的なデータ処理方法を用いた。この方法により、星雲や高密度の恒星集団が画像に与える影響を軽減し、DECaPS2カタログの正確な処理データを確保することができたのだ。

さらに、ダークエネルギーカメラのデータは、他の望遠鏡の観測データと統合され、さらに充実したものになった。

「DECaPS2は、Pan-STARRS 1の画像と組み合わせることで、天の川円盤の360度のパノラマビューを完成させ、さらにもっと暗い星にまで到達します」と、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所に所属する共同研究者のEdward Schlafly氏は声明で述べている。「この新しい調査によって、天の川の星と塵の三次元構造を、かつてないほど詳細に描き出すことができるのです。」

約33億2000万個の天体のカタログの基礎となるデータセットは、天文学者と一般人の両方がアクセス可能だ。今回のリリースにより、夜空の6.5%をカバーし、全長130度、満月の約13,000倍の大きさの天体を観測することが可能になった。

本研究成果は、オンラインレポジトリarXivに掲載され、The Astrophysical journalに掲載される予定だ。

論文

• arXiv.org: The Dark Energy Camera Plane Survey 2 (DECaPS2): More Sky, Less Bias, and Better Uncertainties

参考文献

• NoirLab: Billions of Celestial Objects Revealed in Gargantuan Survey of the Milky Way
• via CBS News: New survey of the Milky Way unveils 3.3 billion celestial objects

研究の要旨

銀河系の星やガス、ダストを理解するためには、銀河系平面全体の深い光学・近赤外線の観測が欠かせない。DECam Plane Survey (DECaPS2) の2回目のデータリリースでは、5バンドの光学・近赤外線サーベイが、Pan-STARRS1によるカバー範囲を補完する形で、南銀河面、｜b｜ < 10°、6° > l > -124°の空の6.5%をカバーするように拡張されている。典型的な一回の露出の有効深度は、クラウディング効果やその他の複雑な要因を含めて、g, r, i, z, Yバンドでそれぞれ23.5, 22.6, 22.1, 21.6, 20.8等で、1秒角程度のシーイングである。このサーベイは、セロ・トロロのダークエネルギーカメラ (DECam) のシャッター時間 260 時間、214 万回の露出で検出された 330 億個の天体から構成されている。データ削減パイプラインは、サーベイのフットプリント全体にわたって測光解を検証するための合成光源注入テストの追加を含む、いくつかの改良が施されている。また、微弱光における検出バイアスの簡便な関数形式を導出し、測光パイプラインの性能を評価するために活用した。新しい後処理技術は、特に星雲をターゲットとした構造的背景の存在下でフラックスのバイアスを取り除き、不確かさの推定値を改善するために、すべての検出器に適用された。画像と天体カタログは、このURLで一般に公開されている。