SRGz: классификация точечных рентгеновских источников еРОЗИТА в области 1%DESI и калибровка фотометрических красных смещений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается популяция точечных рентгеновских источников двухлетнего обзора СРГ/еРОЗИТА в области 1%-го спектроскопического обзора DESI в восточной галактической полусфере (eROSITA-1%DESI-East). Рассматриваемые данные сочетают в себе большую площадь обзора (91.4 кв. градусов) и рекордно высокую полноту (90–95%) спектроскопии оптических компаньонов рентгеновских источников с потоком FX,0.5–2 ≥ 1.5×10–14 эрг с–1 см–2. Мы сравниваем результаты фотометрических (SRGz) и спектральных/астрометрических измерений (DESI EDR, SDSS, HELP, GAIA) классов и красных смещений объектов в зависимости от их рентгеновского потока. Нами отмечается высокая точность фотометрических красных смещений, полученных моделями SRGz для рентгеновских источников в двухлетнем обзоре неба еРОЗИТА (в области покрытия фотометрических обзоров DESI Legacy Imaging Surveys/Pan-STARRS1/SDSS): стандартное отклонение σNMAD ≈ 4% и доля выбросов на уровне n>0.15 = 7–8.5% (для оптических компаньонов рентгеновских источников с FX,0.5–2 ≥ 1.5 × 10–14 эрг с–1 см–2). Прогнозы photo-z рентгеновских источников в SRGz имеют негауссовый характер; качество калибровки PDF(z) важно для точной оценки доверительных интервалов прогноза красных смещений. Предложен новый метод постобработки вероятностных прогнозов photo-z, основанный на двухтемпературной коррекции распределения PDF(z). Подход позволяет значительно улучшить калибровку вероятностных прогнозов и доверительных интервалов фотометрических красных смещений рентгеновских источников еРОЗИТА.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Мещеряков

Институт космических исследований РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносва

Автор, ответственный за переписку.
Email: mesch@cosmos.ru
Россия, Москва; Москва

Г. А. Хорунжев

Институт космических исследований РАН

Email: mesch@cosmos.ru
Россия, Москва

С. А. Воскресенская1

Институт космических исследований РАН; НИУ Высшая школа экономики

Email: mesch@cosmos.ru
Россия, Москва; Москва

П. С. Медведев

Институт космических исследований РАН

Email: mesch@cosmos.ru
Россия, Москва

М. Р. Гильфанов

Институт космических исследований РАН; Институт им. Макса Планка

Email: mesch@cosmos.ru
Россия, Москва; Германия, Гаршинг

Р. А. Сюняев

Институт космических исследований РАН; Институт им. Макса Планка

Email: mesch@cosmos.ru
Россия, Москва; Германия, Гаршинг

Список литературы

  1. DESI коллаборация и др. (DESI Collaboration, G. Adame, J. Aguilar, S. Ahlen, S. Alam, G. Aldering, et al.), arXiv e-prints, p. arXiv:2306.06308 (2023).
  2. Алмейда и др. (A. Almeida, S.F. Anderson, M. Argudo-Fernández, C. Badenes, K. Barger, J.K. Barrera-Ballesteros, et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 267, 44 (2023).
  3. Ананна и др. (T.T. Ananna, M. Salvato, S. LaMassa, C.M. Urry, N. Cappelluti, C. Cardamone, et al.), Astrophys. J. 850, 66 (2017).
  4. Брейман (L. Breiman), Machine Learn. 45, 5 (2001).
  5. Брешиа и др. (M. Brescia, M. Salvato, S. Cavuoti, T.T. Ananna, G. Riccio, S.M. LaMassa, et al.), MNRAS 489, 663 (2019).
  6. Буренин Р.А., Письма в Астрон. журн. 48, 167 (2022) [R.A. Burenin, Astron. Lett. 48, 153 (2022)].
  7. Ванг (C. Wang), arXiv e-prints, p. arXiv:2308.01222 (2023).
  8. Ву, Шен (Q. Wu and Y. Shen), Astrophys. J. Suppl. Ser. 263, 42 (2022).
  9. Гомес и др. (Z. Gomes, M.J. Jarvis, I.A. Almosallam, and S.J. Roberts), MNRAS 475, 331 (2018).
  10. Д’Инсанто, Полстерер (A. D’Isanto and K.L. Polsterer), Astron. Astrophys. 609, A111 (2018).
  11. Дей и др. (A. Dey, D.J. Schlegel, D. Lang, R. Blum, K. Burleigh, X. Fan, et al.), Astron. J. 157, 168 (2019).
  12. Динардо и др. (J. Dinardo, N. Fortin, and T. Lemieux), Econometrica 64, 1001 (1996).
  13. Дэвид (A.P. Dawid), J. Royal Statistic. Soc.: Ser. A (General) 147, 278 (1984).
  14. Карраско Кинд, Бруннер (M. Carrasco Kind and R.J. Brunner), MNRAS432, 1483 (2013).
  15. Коллаборация Euclid и др. (Euclid Collaboration, G. Desprez, S. Paltani, J. Coupon, I. Almosallam, A. Alvarez-Ayllon, et al.), Astron. Astrophys. 644, A31 (2020).
  16. Лин и Джеон (Y. Lin and Y. Jeon), J. Am. Statistic. Associat. 101, 578 (2006).
  17. Люк и др. (B.W. Lyke, A.N. Higley, J.N. McLane, D.P. Schurhammer, A.D. Myers, A.J. Ross, et al.), Astrophys. J. Suppl. Ser. 250, 8 (2020).
  18. Майнсхаузен (N. Meinshausen), J. Machine Learn. Res. 7, 983 (2006).
  19. Медведев П.С., Гильфанов М.Р., Сазонов С.Ю. и др., Письма в Астрон. журн. 49, 35 (2023) [P.S. Medvedev, M.R. Gilfanov, S.Y. Sazonov, R.A. Sunyaev, and G.A. Khorunzhev, Astron. Lett. 48, 735 (2022)].
  20. Мейнзер и др. (A. Mainzer, J. Bauer, T. Grav, J. Masiero, R.M. Cutri, J. Dailey, et al.), Astrophys. J. 731, 53 (2011).
  21. Мещеряков А.В., Глазкова В.В., Герасимов С.В., Машечкин И.В., Письма в Астрон. журн. 44, 801 (2018) [A.V. Meshcheryakov, V.V. Glazkova, S.V. Gerasimov, and I.V. Mashechkin, Astron. Lett. 44, 735 (2018)].
  22. Мещеряков А.В., Борисов В.Д., Хорунжев Г.А. и др., Письма в Астрон. журн. 49, 441 (2023) [A.V. Meshcheryakov, V.D. Borisov, G.A. Khorunzhev, P.A. Medvedev, M.R. Gilfanov, M.I. Belvedersky, et al., Astron. Lett. 49, 359 (2023)].
  23. Мозафари и др. (A. Sadat Mozafari, H. Siqueira Gomes, W. Leao, S. Janny, and C. Gagn´e), arXiv e-prints, p. arXiv:1810.11586 (2018).
  24. Ньюман, Груен (J.A. Newman and D. Gruen), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 60, 363 (2022).
  25. Павлинский и др. (M. Pavlinsky, A. Tkachenko, V. Levin, N. Alexandrovich, V. Arefiev, V. Babyshkin, et al.), Astron. Astrophys. 650, A42 (2021).
  26. Платт (J. Platt), Adv. Large Margin Classif. 10 (2000).
  27. Предель и др. (P. Predehl, R. Andritschke, V. Arefiev, V. Babyshkin, O. Batanov, W. Becker, et al.), Astron. Astrophys. 647, A1 (2021).
  28. Райт и др. (E.L. Wright, P.R.M. Eisenhardt, K. Mainzer, M.E. Ressler, R.M. Cutri, T. Jarrett, et al.), Astron. J. 140, 1868 (2010).
  29. Сюняев и др. (R. Sunyaev, V. Arefiev, V. Babyshkin, A. Bogomolov, K. Borisov, M. Buntov, et al.), Astron. Astrophys. 656, A132 (2021).
  30. Танг и др. (C. Tang, D. Garreau, and U. von Luxburg), in S. Bengio, H. Wallach, H. Larochelle, K. Grauman, N. Cesa-Bianchi, and R. Garnett (Es.), Adv. in Neural Information Processing Systems, Vol. 31, Curran Associates, Inc. (2018).
  31. Чамберс и др. (K.C. Chambers, E.A. Magnier, N. Metcalfe, H.A. Flewelling, M.E. Huber, C.Z. Waters, et al.), arXiv e-prints, p. arXiv:1612.05560 (2016).
  32. Ширли и др. (R. Shirley, K. Duncan, M.C. Campos Varillas, P.D. Hurley, K. Malek, Y. Roehlly, et al.), MNRAS 507, 129 (2021).
  33. Шмидт и др. (S.J. Schmidt, A.I. Malz, J.Y.H. Soo, I.A. Almosallam, M. Brescia, S. Cavuoti, et al.), MNRAS 499, 1587 (2020).
  34. Шоссидон и др. (E. Chaussidon, C. Y`eche, N. Palanque-Delabrouille, D.M. Alexander, J. Yang, S. Ahlen, et al.), Astrophys. J. 944, 107 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределение точечных рентгеновских объектов еРОЗИТА в области обзора eRo-1DESI-East по рентгеновскому потоку в диапазоне 0.5–2 кэВ. Отдельно показаны распределения для двух площадок вблизи северного полюса эклиптики (eRo-SV3-NEP) и для всех остальных площадок обзора (eRo-SV3–9). Вертикальными штриховыми линиями отмечены пороговые рентгеновские потоки для яркой, средней и слабой выборок обзора: (“bright”) FX,0.5–2 ≥ 4 × 10–14 эрг с–1 см–2, (“medium”) 1.5 × 10–14 ≤ FX,0.5–2 < 4 × 10–14 эрг с–1 см–2, (“faint”) 6 × 10–15 ≤ FX,0.5–2 < < 1.5 × 10–14 эрг с–1 см–2.

Скачать (238KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Матрицы путаницы фотометрической классификации (верхняя панель) и графики точность–полнота (Precision–Recall, нижняя панель) для трех выборок eRosita-1%DESI-East: “bright” (слева), “medium” (в центре) и “faint” (справа). На графиках Precision–Recall показаны кривые классификации рентгеновских звезд (STAR), рентгеновских объектов, имеющих оптический спектр квазара (QSO), и спектр галактики (GALAXY). В подписи к кривым приведены значения средней точности, достигаемой при отборе объектов каждого класса.

Скачать (378KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Верхняя панель: диаграмма рассеяния фотометрических красных смещений для трех выборок оптических компаньонов рентгеновских источников. Нижняя панель: зависимость нормированного отклонения фотометрического красного смещения (∆znorm) от звездной величины в фильтре r. Кружки и ромбы на графиках – объекты со спектроскопическими измерениями DESI EDR и других обзоров соответственно. За пределами черных штриховых линий находится область катастрофических выбросов в измерениях photo-z. На графиках можно видеть, как меняется точность photo-z (по величине разброса ∆znorm и появлению выбросов) в зависимости от рентгеновского и оптического потоков объекта.

Скачать (635KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграммы рассеяния фотометрических красных смещений для рентгеновских источников eRosita-1%DESI-East для разных фотометрических и спектроскопических классов внегалактических рентгеновских источников (которые рассматривались в п. 4.1). На графиках показаны только объекты со спектральной классификацией DESI LIS (QSO – верхняя панель графиков, GALAXY – нижняя панель графиков). Фотометрические квазары показаны на графиках слева, фотометрические галактики – справа. На всех графиках разными символами и цветом показаны объекты в разных диапазонах по параметру надежности оценок photo-z (zConf): zConf > 0.6 (малиновые треугольники), 0.4 ≤ zConf ≤ 0.6 (красные кружки), 0.3 < zConf ≤ 0.4 (синие плюсы), zConf ≤ 0.3 (голубые кресты). За пределами черных штриховых линий находится область катастрофических выбросов (∆znorm > 0.15) в измерениях photo-z.

Скачать (707KB)
Метаданные
6. Рис 5. Распределения отклонений ∆z = zsp – zph точечных прогнозов SRGz фотометрических красных смещений рентгеновских источников, нормированных на оценку стандартного отклонения σNMAD, для выборок источников eRosita-1%DESI-East в разных интервалах по рентгеновскому потоку: “bright” (слева), “medium” (в центре) и “faint” (справа). Штриховыми линиями показаны нормальные распределения с нулевым средним и единичной дисперсией. Из графиков следует, что измерения фотометрических красных смещений рентгеновских источников в SRGz имеют существенно негауссовый характер. Обращает на себя внимание как избыток объектов в крыльях распределения, так и их существенно несимметричная форма.

Скачать (214KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Примеры вероятностных прогнозов PDF(z), сделанных моделями SRGz для объектов выборок “bright” (верхняя панель), “medium” (средняя панель) и “faint” (нижняя панель). Эмпирическое распределение PS(z) показано в виде гистограммы голубого цвета, PKDE(z) – штриховая синяя линия на графиках. Калиброванные эмпирические распределения PS(z) показаны в виде гистограмм красного цвета, калиброванные функции ядерной оценки плотности распределения PKDE(z) показаны сплошной красной линией на графиках. Параметры модели двухтемпературной калибровки подписаны в заголовке графиков. Вертикальные пунктирная и штриховая линии обозначают точечный прогноз фотометрического красного смещения (zph) и спектральное красное смещение (zsp) объекта соответственно. На верхнем графике фотометрическое красное смещение объекта очень хорошо согласуется с результатом спектроскопических измерений. Два других источника демонстрируют расхождения между измерениями zph и zsp. Наибольшее расхождение между фотометрическим и спектральным измерениями демонстрирует объект на средней панели. Также здесь хорошо виден мультимодальный характер прогнозов photo-z рентгеновских квазаров по выбранной системе широкополосных фильтров: PDF(z) имеет в этом случае несколько пиков, одному (наиболее вероятному) из которых следует прогноз photo-z, в другом лежит спектральное измерение красного смещения.

Скачать (563KB)
Метаданные
8. Рис. 7. PIT-диаграммы (вверху) и QQ-диаграммы (внизу) иллюстрируют калибровку вероятностных прогнозов фотометрических красных смещений SRGz для трех выборок рентгеновских источников eRosita-1%DESI-East: “bright” (слева), “medium” (в центре) и “faint” (справа). Вероятностные прогнозы с идеальной калибровкой соответствуют горизонтальной прямой линии на PIT-диаграмме и диагонали графика квантилей (показаны черными штриховыми линиями на графиках). PIT-диаграмма для вероятностных прогнозов SRGz до и после калибровки показана соответственно в виде закрашенной синей гистограммы и сплошной красной линией на верхней панели графиков. Соответствующие QQ-диаграммы прогнозов SRGz показаны синими пунктирными линиями (до калибровки) и сплошными красными линиями (после калибровки) на нижней панели рисунка. Значения параметров метода калибровки PDF(z) приведены над верхней панелью графиков.

Скачать (391KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024