Euclid: Calibrating distances from surface brightness fluctuations with Early Release Observations of the Fornax cluster
Diese Arbeit präsentiert die erste Anwendung von Oberflächenhelligkeitsschwankungen (Surface Brightness Fluctuations, SBF) auf die Euclid Early Release Observations, wobei Entfernungsmessungen für Galaxien im Fornax-Cluster erfolgreich kalibriert und die Robustheit sowie das Potenzial der Methode zur Untersuchung stellarer Populationen in anderen Feldern trotz der mangelnden SBF-Optimierung der Datenpipeline validiert wurden.
Ursprüngliche Autoren: R. Habas (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), M. Cantiello (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), G. Riccio (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), G. Raimondo (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), N. Hazra (National Centre for Nuclear Research, ul. Pasteura 7, 02-093, Warsaw, Poland, Gran Sasso Science Institute, INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), S. Mei (Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie, 75013 Paris, France, CNRS-UCB International Research Laboratory, Centre Pierre Binétruy, IRL2007, CPB-IN2P3, Berkeley, USA), A. Lançon (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), G. D'Ago (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Madingley Road, Cambridge CB3 0HA, UK), R. Scaramella (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), L. K. Hunt (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Largo E. Fermi 5, 50125, Firenze, Italy), J. -C. Cuillandre (Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, 91191, Gif-sur-Yvette, France), J. P. Blakeslee (NSF's NOIR, Lab 950 N. Cherry Avenue, Tucson, Arizona 85719, USA, Steward Observatory, University of Arizona, 933 N. Cherry Ave, Tucson, AZ 85750, USA), J. B. Jensen (Utah Valley University, Orem, UT 84058, USA), E. Brocato (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), D. Carollo (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), P. -A. Duc (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), M. Kluge (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), R. Laureijs (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), O. Marchal (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), F. R. Marleau (Universität Innsbruck, Institut für Astro- und Teilchenphysik, Technikerstr. 25/8, 6020 Innsbruck, Austria), M. Mirabile (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy, Gran Sasso Science Institute), R. F. Peletier (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), M. Poulain (Space physics and astronomy research unit, University of Oulu, Pentti Kaiteran katu 1, FI-90014 Oulu, Finland), R. Sánchez-Janssen (Isaac Newton Group of Telescopes, Apartado 321, 38700 Santa Cruz de La Palma, Spain), T. Saifollahi (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), M. Schirmer (Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany), E. Sola (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Madingley Road, Cambridge CB3 0HA, UK), M. Urbano (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK, Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), K. Voggel (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), B. Altieri (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), S. Andreon (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), N. Auricchio (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), C. Baccigalupi (IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy, SISSA, International School for Advanced Studies, Via Bonomea 265, 34136 Trieste TS, Italy), M. Baldi (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Via Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), A. Balestra (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Via dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy), S. Bardelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), P. Battaglia (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), R. Bender (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), A. Biviano (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy), E. Branchini (Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), M. Brescia (Department of Physics "E. Pancini", University Federico II, Via Cinthia 6, 80126, Napoli, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy), S. Camera (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INFN-Sezione di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), V. Capobianco (INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), C. Carbone (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), V. F. Cardone (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, INFN-Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro, 2 - c/o Dipartimento di Fisica, Edificio G. Marconi, 00185 Roma, Italy), J. Carretero (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), S. Casas (Institute for Theoretical Particle Physics and Cosmology, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V), M. Castellano (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), G. Castignani (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Cavuoti (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy, INFN section of Naples, Via Cinthia 6, 80126, Napoli, Italy), K. C. Chambers (Institute for Astronomy, University of Hawaii, 2680 Woodlawn Drive, Honolulu, HI 96822, USA), A. Cimatti (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), C. Colodro-Conde (Instituto de Astrofísica de Canarias, E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain), G. Congedo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), C. J. Conselice (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, UK), L. Conversi (European Space Agency/ESRIN, Largo Galileo Galilei 1, 00044 Frascati, Roma, Italy, ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), Y. Copin (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), F. Courbin (Institut de Ciències del Cosmos, Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, Institut de Ciencies de l'Espai), H. M. Courtois (UCB Lyon 1, CNRS/IN2P3, IUF, IP2I Lyon, 4 rue Enrico Fermi, 69622 Villeurbanne, France), M. Cropper (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK), H. Degaudenzi (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), G. De Lucia (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), H. Dole (Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d'astrophysique spatiale, 91405, Orsay, France), F. Dubath (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), X. Dupac (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), S. Escoffier (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), M. Fabricius (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), M. Farina (INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00100 Roma, Italy), R. Farinelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Ferriol (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), S. Fotopoulou (School of Physics, HH Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, BS8 1TL, UK), M. Frailis (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), E. Franceschi (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Fumana (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), S. Galeotta (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), K. George (University Observatory, LMU Faculty of Physics, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany), B. Gillis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), C. Giocoli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), P. Gómez-Alvarez (FRACTAL S.L.N.E., calle Tulipán 2, Portal 13 1A, 28231, Las Rozas de Madrid, Spain, ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), J. Gracia-Carpio (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), A. Grazian (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Via dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy), F. Grupp (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), S. V. H. Haugan (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, P.O. Box 1029 Blindern, 0315 Oslo, Norway), H. Hoekstra (Leiden Observatory, Leiden University, Einsteinweg 55, 2333 CC Leiden, The Netherlands), W. Holmes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), I. M. Hook (Department of Physics, Lancaster University, Lancaster, LA1 4YB, UK), F. Hormuth (Felix Hormuth Engineering, Goethestr. 17, 69181 Leimen, Germany), A. Hornstrup (Technical University of Denmark, Elektrovej 327, 2800 Kgs. Lyngby, Denmark, Cosmic Dawn Center), K. Jahnke (Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany), M. Jhabvala (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA), B. Joachimi (Department of Physics and Astronomy, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, UK), S. Kermiche (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), A. Kiessling (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), B. Kubik (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), M. Kümmel (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), M. Kunz (Université de Genève, Département de Physique Théorique and Centre for Astroparticle Physics, 24 quai Ernest-Ansermet, CH-1211 Genève 4, Switzerland), H. Kurki-Suonio (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), A. M. C. Le Brun (Laboratoire d'etude de l'Univers et des phenomenes eXtremes, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS, 92190 Meudon, France), P. B. Lilje (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, P.O. Box 1029 Blindern, 0315 Oslo, Norway), V. Lindholm (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), I. Lloro (SKAO, Jodrell Bank, Lower Withington, Macclesfield SK11 9FT, UK), G. Mainetti (Centre de Calcul de l'IN2P3/CNRS, 21 avenue Pierre de Coubertin 69627 Villeurbanne Cedex, France), O. Mansutti (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), O. Marggraf (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), M. Martinelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, INFN-Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro, 2 - c/o Dipartimento di Fisica, Edificio G. Marconi, 00185 Roma, Italy), N. Martinet (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France), F. Marulli (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), R. J. Massey (Department of Physics, Institute for Computational Cosmology, Durham University, South Road, Durham, DH1 3LE, UK), E. Medinaceli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Melchior (University of Applied Sciences and Arts of Northwestern Switzerland, School of Engineering, 5210 Windisch, Switzerland), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), E. Merlin (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), G. Meylan (Institute of Physics, Laboratory of Astrophysics, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), A. Mora (Telespazio UK S.L. for European Space Agency), M. Moresco (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), L. Moscardini (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), R. Nakajima (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), C. Neissner (Institut de Física d'Altes Energies, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), R. C. Nichol (School of Mathematics and Physics, University of Surrey, Guildford, Surrey, GU2 7XH, UK), S. -M. Niemi (European Space Agency/ESTEC, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, The Netherlands), J. W. Nightingale (School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Herschel Building, Newcastle-upon-Tyne, NE1 7RU, UK), C. Padilla (Institut de Física d'Altes Energies), S. Paltani (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), F. Pasian (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), K. Pedersen (DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Jagtvej 155, 2200 Copenhagen, Denmark), W. J. Percival (Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada, Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Waterloo, Ontario N2L 2Y5, Canada), V. Pettorino (European Space Agency/ESTEC, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, The Netherlands), A. Pezzotta (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), S. Pires (Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, 91191, Gif-sur-Yvette, France), G. Polenta (Space Science Data Center, Italian Space Agency, via del Politecnico snc, 00133 Roma, Italy), M. Poncet (Centre National d'Etudes Spatiales -- Centre spatial de Toulouse, 18 avenue Edouard Belin, 31401 Toulouse Cedex 9, France), L. A. Popa (Institute of Space Science, Str. Atomistilor, nr. 409 Măgurele, Ilfov, 077125, Romania), L. Pozzetti (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. Raison (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Calle Serrano 117, 28006 Madrid, Spain, Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofí sica, E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain), A. Renzi (Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei", Università di Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), G. Riccio (INAF - Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Via Maggini, 64100, Teramo, Italy), E. Romelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), M. Roncarelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), B. Rusholme (Caltech/IPAC, 1200 E. California Blvd., Pasadena, CA 91125, USA), R. Saglia (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), Z. Sakr (Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université St Joseph, Faculty of Sciences, Beirut, Lebanon), D. Sapone (Departamento de Física, FCFM, Universidad de Chile, Blanco Encalada 2008, Santiago, Chile), B. Sartoris (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), P. Schneider (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), M. Scodeggio (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), A. Secroun (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), E. Sihvola (Department of Physics and Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), P. Simon (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), C. Sirignano (Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei", Università di Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), G. Sirri (INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), L. Stanco (INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), P. Tallada-Crespí (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), A. N. Taylor (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), H. I. Teplitz (Infrared Processing and Analysis Center, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA), I. Tereno (Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Edifício C8, Campo Grande, PT1749-016 Lisboa, Portugal, Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-018 Lisboa, Portugal), N. Tessore (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK), S. Toft (Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Jagtvej 128, 2200 Copenhagen, Denmark), R. Toledo-Moreo (Universidad Politécnica de Cartagena, Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadoras, Plaza del Hospital 1, 30202 Cartagena, Spain), F. Torradeflot (Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), I. Tutusaus (Institute of Space Sciences, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie), J. Valiviita (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), T. Vassallo (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, University Observatory, LMU Faculty of Physics, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany), G. Verdoes Kleijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), A. Veropalumbo (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy, INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy), Y. Wang (Caltech/IPAC, 1200 E. California Blvd., Pasadena, CA 91125, USA), J. Weller (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), G. Zamorani (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. M. Zerbi (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), I. A. Zinchenko (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Mönchhofstr. 12-14, 69120 Heidelberg, Germany), E. Zucca (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Sereno (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy)
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Stellen Sie sich das Universum als einen riesigen, kosmischen Ozean vor, und Galaxien als Inseln, die darin treiben. Seit Jahrhunderten versuchen Astronomen, die Entfernungen zwischen diesen Inseln zu kartieren, aber der Ozean ist weit und dunkel, was es schwierig macht, festzustellen, wie weit eine Insel von einer anderen entfernt ist. Einer der geschicktesten Tricks, die Wissenschaftler anwenden, um diese Entfernungen zu messen, heißt „Oberflächenhelligkeitsschwankungen“ (Surface Brightness Fluctuations, SBF). Betrachten Sie eine Galaxie nicht als eine glatte, leuchtende Wolke, sondern als eine Menge von Milliarden winziger Sterne. Wenn man eine Galaxie aus sehr großer Entfernung betrachtet, sieht sie wie ein glatter Nebel aus. Aber wenn man nah genug heranzoomt, beginnt man die Körnigkeit der Menge zu sehen – einige Pixel Ihrer Kamera sind etwas heller, weil sie zufällig ein paar mehr Sterne als ihre Nachbarn eingefangen haben. Diese „Körnigkeit“ ist die Schwankung. Die Grundregel ist einfach: Je weiter die Galaxie entfernt ist, desto glatter erscheint die Körnigkeit, weil die einzelnen Sterne stärker verschwimmen. Durch die Messung dessen, wie „körnig“ das Licht ist, können Astronomen genau berechnen, wie weit die Galaxie entfernt ist, ohne wissen zu müssen, wie schnell sie sich bewegt oder woraus sie besteht. Diese Methode ist vergleichbar mit dem Versuch, die Entfernung zu einem fernen Konzert anhand der Klarheit zu beurteilen, mit der man die einzelnen Stimmen in der Menge gegenüber einem gleichmäßigen Summen hört.
Hier kommt die Euclid-Mission ins Spiel, ein leistungsstarkes neues Weltraumteleskop, das darauf ausgelegt ist, die detailliertesten Bilder des Universums zu liefern, die jemals gesehen wurden. Wissenschaftler sind begeistert, weil Euclid Milliarden von Galaxien fotografieren wird, was eine goldene Gelegenheit bietet, diesen „Körnigkeits“-Trick in massivem Maßstab anzuwenden. Es gibt jedoch einen Haken: Euclids Kameras sind so neu und ihre Datenverarbeitung so anders als das, woran Astronomen gewöhnt sind, dass niemand sicher war, ob die „Körnigkeit“ mit seinen Bildern überhaupt genau gemessen werden kann. Es ist, als würde man versuchen, die Textur eines Stoffes mit einem brandneuen Typ Mikroskop zu messen, den noch nie zuvor für Stoffe verwendet wurde. Die große Frage war: Können wir Euclids Bilder vertrauen, um die Entfernungen von Galaxien zu bestimmen, oder wird die neue Technologie die Messung verfälschen?
Diese Arbeit ist das erste Mal, dass Wissenschaftler versucht haben, Euclids frühe Bilder zur Messung dieser kosmischen Entfernungen zu verwenden. Das Team unter der Leitung von R. Habas und M. Cantiello konzentrierte sich auf den Fornax-Galaxienhaufen, eine nahegelegene Gruppe von Galaxien, die bereits gut erforscht ist. Sie verwendeten ein neues, automatisiertes Computerprogramm, das sie selbst entwickelt haben, namens „FAST-SBF“, um die Körnigkeit des Lichts in Euclids Bildern zu analysieren. Ihr Ziel war es zu sehen, ob die Daten des Teleskops zuverlässige Entfernungsmessungen liefern können und um ein „Lineal“ (eine Kalibrierung) zu erstellen, das in Zukunft für Tausende anderer Galaxien verwendet werden kann.
Die Ergebnisse sind ein begeistertes „Ja, aber mit ein paar Einschränkungen“. Das Team konnte die Entfernungen zu 15 Galaxien im Fornax-Haufen erfolgreich messen und stellte fest, dass ihre Messungen sehr gut mit dem übereinstimmten, was wir bereits aus anderen Methoden wissen. Sie testeten ihr neues Lineal dann an Galaxien an zwei anderen Orten: dem Perseus-Haufen und einer Gruppe von Zwerggalaxien, die einen Galaxienhaufen namens NGC 6744 umkreisen. In beiden Fällen waren die von ihnen berechneten Entfernungen konsistent mit früheren Schätzungen, was darauf hindeutet, dass Euclids Daten in der Tat robust genug für diese schwierige Messung sind.
Die Arbeit hebt jedoch auch hervor, dass Euclids Standard-Datenverarbeitung für diese spezifische Aufgabe nicht perfekt ist. Die Art und Weise, wie das Teleskop seine Bilder kombiniert, kann die „Körnigkeit“ manchmal zu stark glätten, was die Messung erschwert. Die Autoren schlagen vor, dass die aktuelle Verarbeitung zwar funktioniert, zukünftige Verarbeitungsmethoden jedoch möglicherweise angepasst werden müssen, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen. Sie verglichen ihre Ergebnisse auch mit Computermodellen darüber, wie sich Sterne verhalten sollten. Die Übereinstimmung war im Allgemeinen gut, obwohl es Hinweise gab, dass die Modelle in Bezug auf eine bestimmte Phase im Leben eines Sterns (die sogenannte TP-AGB-Phase) etwas fein abgestimmt werden müssten, welche die Helligkeit der „Körnigkeit“ beeinflusst.
Kurz gesagt: Diese Arbeit beweist, dass Euclid ein Game-Changer für die Messung des Universums ist. Sie zeigt, dass wir selbst mit einer neuen und leicht unvollkommenen Datenpipeline bereits in der Lage sind, die Entfernungen zu nahen Galaxien mit überraschender Genauigkeit zu messen. Es ist ein erfolgreicher erster Schritt, der den Weg für eine Zukunft ebnet, in der wir das gesamte lokale Universum mit beispielloser Detailgenauigkeit kartieren können, indem wir das „körnige“ Licht ferner Sterne in eine präzise kosmische Karte verwandeln.
Technische Zusammenfassung: Euclid: Kalibrierung von Entfernungen aus Oberflächenhelligkeitsschwankungen mit Early Release Observations des Fornax-Clusters
Problem und Kontext
Die Euclid-Mission ist darauf ausgelegt, etwa 14.000 deg² des Himmels zu beobachten und Milliarden von Galaxien abzubilden. Während die räumliche Abdeckung, Auflösung und Tiefe der Mission ideal für die Kartierung der 3D-Struktur des nahen Universums mittels Oberflächenhelligkeitsschwankungen (Surface Brightness Fluctuations, SBF) sind, erfordert die Methode eine Standardisierung für die spezifischen Passbänder von Euclid, bevor eine groß angelegte Anwendung beginnen kann. SBF misst rotverschiebungsunabhängige Entfernungen durch die Analyse von Pixel-zu-Pixel-Flussvariationen, die durch die statistische Verteilung von Sternen verursacht werden. Die Amplitude dieser Schwankungen hängt jedoch von der zugrunde liegenden Sternpopulation (Alter und Metallizität) ab, was eine Kalibrierung der absoluten Fluktuationsmagnitude (MSBF) als Funktion der Farbe erforderlich macht. Zudem ist die Standard-Datenreduktionspipeline von Euclid nicht für SBF optimiert, insbesondere im Hinblick auf die verwendeten Interpolationskerne beim Stapeln von Bildern, die Korrelationen einführen können, welche das SBF-Signal imitieren oder verdecken können.
Methodik
Diese Studie präsentiert die erste Anwendung von SBF auf Euclid-Daten unter Verwendung der Early Release Observations (ERO) des Fornax-Galaxienhaufens. Die Autoren verwendeten den FAST-SBF Code, ein Python-basiertes, weitgehend automatisiertes Werkzeug, das darauf ausgelegt ist, die Amplituden stellarer Schwankungen zu messen. Die Methodik umfasste:
- Datenselektion: Das Team analysierte den Fornax-Cluster (zur Kalibrierung), den Perseus-Cluster und Zwergsatelliten-Kandidaten um NGC 6744 (zur Validierung). Sie nutzten die IE (sichtbares Licht) und HE (Nahes Infrarot) Bänder.
- Pipeline-Anpassung: Im Gegensatz zur Standard-Euclid-Pipeline, die Bilinear-Kerne verwendet, wandte die ERO-Pipeline einen Lanczos3-Kern für das Stapeln von IE-Bildern an. Dies war entscheidend für SBF, da es die Pixelkorrelationen im räumlichen Leistungsspektrum minimiert und somit die Annahme unabhängiger Pixelrauschwerte, die für die Technik erforderlich ist, bewahrt.
- Messprozess:
- Vorverarbeitung: Lokale Subtraktion des Himmelshintergrunds, Galaxienmodellierung und Maskierung kompakter/ausgedehnter Quellen (Kugelsternhaufen, Hintergrundgalaxien).
- Leistungsspektralanalyse: Das Residuenbild wurde in den Fourier-Raum transformiert. Die Amplitude der Schwankungen (P0) wurde durch Anpassung des azimuthal gemittelten radialen Leistungsspektrums (P(k)=P0E(k)+P1) an die Erwartung der Punktspreizfunktion (PSF) extrahiert.
- Korrektur: Beiträge von unentdeckten Kugelsternhaufen und Hintergrundgalaxien wurden geschätzt und subtrahiert.
- Kalibrierung: Die scheinbare SBF-Magnitude (mIE) und die Farbe ((IE−HE)) wurden im selben Ring gemessen. Die absolute Magnitude (MIE) wurde unter Verwendung der bekannten Entfernung zum Fornax-Cluster (d=19,3±0,7 Mpc, basierend auf TRGB-Messungen) abgeleitet.
- Validierung: Die Robustheit der Fits wurde durch Variation von Parametern wie dem Fitting-Fenster, dem Schwellenwert für die Quellenmaskierung (κ) und der Ringgröße getestet. Ergebnisse wurden zudem mit Stellar Population Tools (SPoT) Modellen für einfache Sternpopulationen (SSP) verglichen.
Wichtigste Ergebnisse
- Machbarkeit: Trotz der Tatsache, dass die Euclid-Pipeline nicht für SBF optimiert ist, gelang es den Autoren, robuste Entfernungsmessungen zu extrahieren. Die Verwendung des Lanczos3-Kerns in den ERO-Daten war ausreichend, um zuverlässige Fluktuationsamplituden zu gewinnen.
- Kalibrierung: Eine Kalibrierungsrelation für die absolute SBF-Magnitude im IE-Band wurde für 15 Fornax-Galaxien (Massive und Zwerge) mit robusten Messungen erstellt:
MIE,0=−0,78+0,76x+0,66x2+9,87x3
wobei x=(IE−HE)0−0,65. Massive Galaxien folgten dieser Relation eng (Δm<0,1), während Zwerggalaxien eine größere Streuung zeigten (Δm<0,2), was im Einklang mit der Literatur steht. - Entfernungsverifizierung:
- Perseus-Cluster: Die Anwendung der Fornax-Kalibrierung auf 7 robuste Perseus-Galaxien ergab eine Entfernung von d=69,5−4,4+4,6 Mpc, was konsistent mit dem Literaturaggregat von 72±3 Mpc ist. Eine Galaxie wurde als Vordergrundobjekt identifiziert, das sich mit hoher Geschwindigkeit auf den Cluster zubewegt, was die Fähigkeit von SBF demonstriert, die Clusterzugehörigkeit unabhängig von der Rotverschiebung zu unterscheiden.
- NGC 6744: Messungen von Zwergsatelliten um NGC 6744 ergaben eine Entfernung von d=9,6−0,4+0,5 Mpc, was gut mit den TRGB-Messungen (9,39±0,43 Mpc) übereinstimmt.
- Vergleich mit Sternpopulationen: Die gemessene MIE vs. Farbe-Relation zeigte eine gute Übereinstimmung mit SPoT SSP-Modellen. Modelle, die thermisch pulsierende asymptotische Riesenzweige (TP-AGB) enthalten, lieferten einen besseren Fit für die Daten, insbesondere hinsichtlich der Metallizitätstrends, obwohl Diskrepanzen bei mittleren Farben auf potenzielle Variationen in den TP-AGB-Populationen über verschiedene Masseregime hinweg hindeuten.
- Limitierungen: Die aktuelle Kalibrierung reagiert empfindlich auf die blauesten Galaxien in der Stichprobe. Zwerggalaxien in der Nähe massiver Nachbarn litten unter Kontamination, und die kleinsten/schwächsten Zwerge zeigten aufgrund geringer Pixelstatistik instabile Fits.
Bedeutung und Ansprüche
Das Paper behauptet, dass Euclid-Daten, selbst in ihrer aktuellen ERO-Form, in der Lage sind, SBF-Entfernungen mit angemessener Präzision zu messen, was die Methode für zukünftige groß angelegte Durchmusterungen validiert. Der primäre Beitrag ist die Etablierung einer erstklassigen Nullpunkt-Kalibrierung für das IE-Band, die Entfernungsbestimmungen für Tausende von Galaxien in kommenden Euclid Wide Survey (EWS) Releases ermöglicht.
Die Autoren betonen, dass die aktuelle Standard-Pipeline zwar Bilinear-Interpolation nutzt (die für SBF ungeeignet ist), die ERO-Strategie mit Lanczos3-Kernen jedoch das Konzept beweist. Sie behaupten, dass mit zukünftigen dedizierten Datenprodukten (z. B. aus der MERge Processing Function) und den größeren Stichprobenmengen, die von den EWS erwartet werden, SBF zu einem mächtigen Werkzeug wird, um:
- Die 3D-Struktur des nahen Universums mit hoher statistischer Aussagekraft zu kartieren.
- Die zugrunde liegenden Sternpopulationen (Alter und Metallizität) unaufgelöster Galaxien zu untersuchen, indem SBF-Magnituden und -Farben gegenüber Sternpopulationsmodellen verglichen werden.
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die aktuelle Stichprobe zwar klein und die Kalibrierung bescheiden ist, die Technik jedoch robust genug ist, um in zukünftigen Euclid-Datenveröffentlichungen signifikant ausgeweitet zu werden, was potenziell einen einzigartigen, rotverschiebungsunabhängigen Entferungsindikator für das lokale Universum bietet.
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