Euclid: Calibrating distances from surface brightness fluctuations with Early Release Observations of the Fornax cluster
本論文は、Euclid早期リリース観測に対する表面輝度ゆらぎ(SBF)の初適用を提示するものであり、フォルナックス銀河団内の銀河の距離測定の較正に成功し、データパイプラインにSBFの最適化が欠如しているにもかかわらず、本手法の堅牢性と他の領域における恒星集団を調査する可能性を検証したものである。
原著者: 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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宇宙を巨大な、宇宙規模の海、銀河をその中に浮かぶ島々と想像してみてください。何世紀もの間、天文学者たちはこれらの島々の間の距離を測定しようと試みてきましたが、海はあまりにも広大で暗いため、ある島から別の島がどれくらい離れているのかを知ることは困難でした。科学者が距離を測るために使う最も巧妙なトリックの一つが、「表面輝度ゆらぎ(Surface Brightness Fluctuations: SBF)」と呼ばれるものです。銀河を、滑らかに光る雲としてではなく、数十億の小さな星の群衆として考えてみてください。非常に遠くから銀河を見ると、それは滑らかなぼやけとして見えます。しかし、十分にズームインすると、その群衆の粒々とした質感が見え始めます。カメラのピクセルの中には、隣のピクセルよりも多くの星を捉えたために、わずかに明るくなっているものがあるのです。この「粒々とした感じ」が、ゆらぎです。鍵となるルールは単純です。銀河が遠ければ遠いほど、個々の星がより一層混ざり合ってぼやけるため、その粒々とした質感はより滑らかに見えます。この「粒々とした感じ」を測定することで、天文学者は、その銀喝がどれくらいの速さで動いているかや、何でできているかを知ることなく、その銀河が正確にどれくらい離れているかを計算できるのです。この手法は、遠くのコンサートの距離を、群衆の個々の声がはっきりと聞こえるか、それとも単なる騒音の塊として聞こえるかによって判断するようなものです。
ここに、これまでに見た中で最も詳細な宇宙の写真撮影を行うよう設計された、強力な新しい宇宙望遠鏡であるEuclid(ユークリッド)ミッションが登場します。科学者たちは、Euclidが数十億の銀河を撮影し、この「粒々とした質感」のトリックを大規模に活用できる黄金の機会を提供することに期待を寄せています。しかし、問題があります。Euclidのカメラは非常に新しく、そのデータ処理方法も天文学者が使い慣れているものとは大きく異なるため、この「粒々とした質感」をその画像から正確に測定できるのかどうか、誰も確信を持てなかったのです。それは、新しいタイプの顕微鏡を使って、これまで誰も使ったことのない方法で布の質感を測ろうとしているようなものです。大きな疑問は、「Euclidの画像は、銀河までの距離を教えてくれると信頼できるのか、それとも新しいテクノロジーが測定を台無しにしてしまうのか?」ということでした。
この論文は、科学者がEuclidの初期の画像を使用して、これらの宇宙的な距離を測定しようと試みた初めての事例です。R. HabasとM. Cantiello率いるチームは、すでに研究が進んでいる近傍の銀河群であるフォーナックス銀河団に焦点を当てました。彼らは、Euclidの画像の光の粒々とした質感を分析するために、「FAST-SBF」と呼ばれる新しく自動化されたコンピュータプログラムを構築しました。彼らの目的は、望遠鏡のデータが信頼できる距離測定を生み出せるかどうかを確認し、将来的に他の何千もの銀河に対して使用できる「定規」(校正)を作ることでした。
結果は、圧倒的な「イエス、ただしいくつかの注意点はある」というものでした。チームはフォーナックス銀河団にある15の銀河への距離の測定に成功し、その測定値は既存の他の手法による既知のデータと非常によく一致していることを見出しました。次に、彼らはこの新しい定規をペルセウス銀河団と、NGC 6744と呼ばれる銀河の周回にある矮小銀河群の2つの場所でテストしました。どちらの場合も、彼らが計算した距離は以前の推定値と一致しており、Euclidのデータが確かにこの難しい測定を行うのに十分な堅牢性を備えていることを示唆していました。
しかし、この論文は、Euclidの標準的なデータ処理がこの特定の作業にとって完璧ではないことも強調しています。望遠鏡が画像を合成する方法によっては、時として「粒々とした質感」を過剰に滑らかにしてしまい、測定を難しくすることがあります。著者らは、現在のデータは機能するものの、最善の結果を得るためには、将来の処理方法を調整する必要があるかもしれないと示唆しています。また、彼らは自分たちの発見を、星がどのように振る舞うべきかを示すコンピュータモデルと比較しました。一致は概ね良好でしたが、モデルには微調整が必要な箇所があることも示唆されました。具体的には、星の特定の寿命の段階(TP-AGB相と呼ばれます)に関する部分です。これが「粒々とした質感」の明るさに影響を与えます。
要約すると、この論文は、Euclidが距離測定におけるゲームチェンジャーであることを証明しています。新しい、そしてわずかに不完全なデータパイプラインであっても、その画像を用いて、近くの銀河までの距離を驚くほどの正確さでマッピングできることを示しています。これは、遠くの星々の「粒々とした」光を精密な宇宙の地図へと変える、前例のない詳細さで局所的な宇宙全体を地図化するという未来への、成功した第一歩なのです。
技術要約:Euclid:Early Release Observations(ERO)のフォルナックス・クラスターを用いた表面輝度ゆらぎからの距離校正
問題と背景
Euclidミッションは、約14,000 deg²の空を観測し、数十億の銀河を撮像する準備が整っている。その空間的カバー範囲、解像度、および深さは、表面輝度ゆらぎ(Surface Brightness Fluctuations: SBF)を用いて近傍宇宙の3次元構造をマッピングする上で理想的であるが、この手法を大規模な適用に先立ち、Euclid特有のパスバンドに合わせて標準化する必要がある。SBFは、星の統計的な分布によって引き起こされる画素間のフラックス変動を解析することで、赤方偏移に依存しない距離を測定する手法である。しかし、これらのゆらぎの振幅は、基礎となる星族(年齢および金属量)に依存するため、色に応じた絶対ゆらぎ等級(MSBF)の校正が必要となる。さらに、標準的なEuclidのデータリダクション・パイプラインはSBFに最適化されておらず、特に画像スタッキングに使用される補間カーネルが、SBF信号を模倣したり隠蔽したりする相関を導入する可能性がある。
手法
本研究は、フォルナックス銀河団のEarly Release Observations(ERO)を利用した、EuclidデータへのSBFの初適用を提示している。著者らは、星のゆらぎの振幅を測定するために設計された、Pythonベースの大部分が自動化されたツールであるFAST-SBFコードを用いた。手法は以下の通りである:
- データ選択: チームは、校正に使用したフォルナックス・クラスター、ペルセウス・クラスター、およびNGC 6744周辺の矮小衛星銀河候補を分析した。IE(可視光)およびHE(近赤外線)バンドを利用した。
- パイプラインの適応: 標準的なEuclidパイプラインはバイリニア・カーネルを使用するが、EROパイプラインではIE画像のスタッキングにLanczos3カーネルを適用した。これは、SBFにとって極めて重要であり、空間パワースペクトルにおける画素間の相関を最小限に抑え、この手法に不可欠な独立した画素ノイズの仮定を維持するためである。
- 測定プロセス:
- 前処理: ローカルなスカイ背景の減算、銀河モデリング、およびコンパクトまたは広がった天体(球状星団、背景銀河)のマスキング。
- パワースペクトル解析: 残差画像をフーリエ空間に変換した。方位角平均された放射状パワースペクトル(P(k)=P0E(k)+P1)を点広がり関数(PSF)の期待値に対してフィッティングすることで、ゆらぎの振幅(P0)を抽出した。
- 補正: 未検出の球状星団や背景銀河による寄与を推定し、差し引いた。
- 校正: 同一のアニュラス(環状領域)内で、見かけのSBF等級(mIE)と色((IE−HE))を測定した。絶対等級(MIE)は、既知のフォルナックス・クラスターまでの距離(TRGB測定に基づく d=19.3±0.7 Mpc)を用いて導出した。
- 検証: フィッティング窓、ソースのマスキング閾値(κ)、およびアニュラスのサイズなどのパラメータを変化させることで、フィッティングの堅牢性をテストした。また、結果をStellar Population Tools(SPoT)の単純星族(SSP)モデルと比較した。
主要な結果
- 実現可能性: EuclidのパイプラインはSBFに最適化されていないにもかかわらず、著者らは堅牢な距離測定の抽出に成功した。EROデータにおけるLanczos3カーネルの使用は、信頼できるゆらぎ振幅を回収するのに十分であった。
- 校正: 堅牢な測定が行われた15個のフォルナックス銀河(大質量および矮小銀河)に対して、IEバンドにおける絶対SBF等級の校正関係を確立した:
MIE,0=−0.78+0.76x+0.66x2+9.87x3
ここで x=(IE−HE)0−0.65 である。大質量銀河はこの関係を密接に(Δm<0.1)従ったが、矮小銀河はより大きな散らばり(Δm<0.2)を示し、これは文献の予想と一致している。 - 距離の検証:
- ペルセウス・クラスター: フォルナックスの校正を7つの堅牢なペルセウス銀河に適用した結果、距離 d=69.5−4.4+4.6 Mpc を得た。これは文献の集計値である 72±3 Mpc と一致している。一つの銀河は、クラスターに向かって高速で移動している前景天体として特定され、SBFが赤方偏移とは独立してクラスターへの所属を判別できる能力を示した。
- NGC 6744: NGC 6744周辺の矮小衛星銀河の測定から、距離 d=9.6−0.4+0.5 Mpc を得た。これはTRGBによる測定値(9.39±0.43 Mpc)とよく一致している。
- 星族比較: 測定された MIE 対色の関係は、SPoT SSPモデルと良好な一致を示した。熱的パルス漸近巨星分枝(TP-AGB)星を含むモデルは、特に金属量の傾向に関してデータに対してより良い適合を示したが、中間的な色における不一致は、銀河質量レジーム全体にわたるTP-AGB個体数の変動の可能性を示唆している。
- 限界: 現在の校正は、サンプル内の最も青い銀河に対して敏感である。大規模な隣接銀河を持つ矮小銀河は汚染の影響を受けた。また、最も小さく暗い矮小銀河は、低い画素統計量のために不安定なフィッティングを示した。
意義と主張
本論文は、現在のERO形式のEuclidデータであっても、合理的な精度でSBF距離を測定できることを主張しており、将来の大規模サーベイに向けた本手法の妥当性を検証している。主な貢献は、IEバンドにおける第一世代のゼロポイント校正を確立したことであり、これにより今後のEuclid Wide Survey(EWS)のリリースにおいて数千の銀河の距離測定が可能になる。
著者らは、現在の標準パイプラインはバイリニア補間を使用している(これはSBFには不適切である)一方で、EROの戦略であるLanczos3カーネルの使用が概念実証となったことを強調している。彼らは、将来の専用データ製品(例:MERge Processing Functionからのもの)およびEWSで期待されるより大きなサンプルサイズがあれば、SBFが以下のための強力なツールになるであろうと断言している:
- 高い統計的精度をもって、近傍宇宙の3次元構造をマッピングすること。
- SBFの大きさと色の関係を星族モデルと比較することにより、分解されていない銀河の基礎となる星族(年齢および金属量)を調査すること。
本研究は、現在のサンプルは小さく校正も限定的ではあるものの、この手法は十分に堅牢であり、将来のEuclidデータリリースにおいて大幅に拡張可能であり、潜在的に、近傍宇宙に対するユニークな赤方偏移に依存しない距離指標を提供できると結論付けている。
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