Симуляции подтвердили точность моделирования PSF для съемки обсерватории Веры Рубин

Международная группа исследователей представила результаты симуляционных тестов моделирования функции рассеяния точки (PSF) для будущей съемки Legacy Survey of Space and Time (LSST) обсерватории Веры Рубин. Работа опубликована на arXiv и описывает сквозную проверку конвейера обработки изображений, предназначенного для точных измерений слабого гравитационного линзирования.

Космический сдвиг — это статистическое искажение формы далеких галактик под действием гравитации промежуточных структур. Для его измерения требуется исключительно высокий контроль систематических ошибок, иначе результаты будут смещены. Одна из главных проблем — точное знание PSF, то есть того, как точечный источник размывается атмосферой и оптикой телескопа. Ошибки в модели PSF приводят к коррелированным искажениям форм галактик.

В конвейере LSST Science Pipelines используется пакет PIFF (PSFs in the Full Field of View), ранее успешно примененный для обработки данных темного обзора DES-Y3 и Y6. Авторы новой работы решили проверить, насколько PIFF справляется с реалистичными условиями съемки, которые ожидаются у обсерватории Рубин.

Для этого были созданы полуреалистичные симуляции изображений, имитирующие наблюдения в i-диапазоне на площади 100 квадратных градусов. Тест охватывал как глубину первого года съемки, так и десятилетнего накопления данных. Качество восстановления PSF оценивалось по моментам второго и четвертого порядка, а также с помощью серии диагностических проверок.

Как сообщается в аннотации, вклад аддитивной систематической ошибки от моделирования PSF в не-томографический вектор космического сдвига оказался значительно ниже 30 процентов от статистической неопределенности, рассчитанной по аналитической ковариационной матрице. Это означает, что даже при столь жестких требованиях моделирование PSF не станет доминирующим источником ошибок.

Авторы отмечают, что в симуляциях не учитывались некоторые эффекты, способные усложнить задачу, однако полученные результаты дают уверенную раннюю оценку производительности PIFF на данных, похожих на будущие данные LSST. Это полезно для текущих работ по валидации PSF в анализе слабого линзирования обсерватории Рубин.

По мнению исследователей, успешное моделирование PSF — один из ключевых шагов к тому, чтобы обсерватория Веры Рубин смогла реализовать свою научную программу по картографированию темной материи и изучению эволюции структуры Вселенной.