第 6 章 測光性能試験 67
6.2 限界等級
6.2.6 スカイバックグラウンド依存性
最後に限界等級の Sky background依存性を調べる。スカイレベルは、月や街の夜光に よって決まる。また、上空に霧や薄雲がかかると夜光を反射してスカイレベルが飛躍的に 上昇する。背景に乗る光の量が限界等級にどのように作用するのかを調べた。本来、sky
levelは月光などの一様な光を用いて測定するのが理想的であるが、本試験では、上空に
発生した薄雲によるスカイレベルの上昇で影響を調べる。雲による、Skyの上昇は、同時 に、星の光が減光していることを示す。しかし、本試験では、検出した星のS/Nを評価 し、S/N=3となるカウント値さを等級に変換するだけなので、試験上問題はない。なお、
雲の通過にともなう星像劣化が限界等級に影響するのをさけるため、調べる画像の中で 最も星像の悪いフレームからAperture, Annulusを決定し、ほかの全ての画像にも適用し た。測定結果を図6.10に示す。
スカイバックグラウンドの増加はバックグラウンドノイズに1/2乗で効いて来るため、
検出限界に対しては
Detection limit∝ −5
4log10Sky (6.11)
のように作用する。測定結果もだいたいこの式で説明することが出来る。
0.1 1 10 100
12 14 16 18 20 22
S/N ratio
I-band magnitude
area 1 area 2 area 3 area 4 area 5 area 6 area 7 area 8 area 9 S/N = 3
0.1 1 10 100
12 14 16 18 20 22
S/N ratio
R-band magnitude
area 1 area 2 area 3 area 4 area 5 area 6 area 7 area 8 area 9 S/N = 3
0.1 1 10 100
12 14 16 18 20 22
S/N ratio
V-band magnitude
area 1 area 2 area 3 area 4 area 5 area 6 area 7 area 8 area 9 S/N =3
図 6.6: バンド毎に測定した、星の明るさとS/Nの関係。図中に引かれたS/N=3の直線 とデータ点との交点が S/N = 3 での限界等級となる。測定バンドは上からI, R, V の順 番で並んでいる。
18.18 18.2 18.22 18.24 18.26 18.28 18.3 18.32 18.34 18.36 18.38 18.4
1 1.5
2 2.5
3
South 1
1.5 2 2.5 3
East 18 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4
Magnitude
18.85 18.9 18.95 19 19.05 19.1 19.15
1 1.5
2 2.5
3
South 1
1.5 2 2.5 3
East 18 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4
Magnitude
18.95 19 19.05 19.1 19.15 19.2 19.25 19.3
1 1.5
2 2.5
3
South 1
1.5 2 2.5 3
East 18 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4
Magnitude
図 6.7: CCDを9等分してサブフレームごとの限界等級を測定した。測定バンドは上から
I, R, Vの順番で並んでいる。収差のある南西方向方向の視野では幾分限界等級が浅いが、
全体として∼ ±0.1 等級内に収まる程度であり実用上問題はない。
19
18.5
18
17.5
17
16.5
16 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Detection limit [mag]
PSF FWHM [pixel]
IN focus OUT focus
図 6.8: PSFの変化による限界等級の変化。横軸は星像のPSF fwhm(pixsel) 縦軸は限界 等級を表している。データ点は焦点内像、外像で色分けしてあるが、どちらも同じ傾向を 示した。
18 18.5 19 19.5 20 20.5 21
100 1000
3sigma detection limit [mag]
Total exposure time [sec]
図 6.9: 積分時間による限界等級の変化を調べた。積分時間は1フレーム当たり30秒の画 像を重ね合わせることで調整した。測定はRバンドで行った。積分時間1時間程度で限 界等級は20等球を超えることが分かった。
17.5 17.6 17.7 17.8 17.9 18 18.1 18.2 18.3 18.4
1000 900 800 700 600 500 400
300
3sigma detection limit [mag]
Sky level [counts/pixes/30sec]
図 6.10: バックグラウンドによる限界等級の変化。横軸は、試験した画像のバックグラウ
ンドの平均値、縦軸は限界等級。