Оценка точности параметров звездных атмосфер и межзвездного поглощения из высокоточных данных широкополосной фотометрии

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлен анализ точности оценки звездных параметров (эффективной температуры Teff, ускорения силы тяжести log g, металличности [Fe/H], углового диаметра θ) и избытка цвета E(B–V), получаемых методом минимизации х2 при использовании данных широкополосной фотометрии, на примере фотометрических систем Джонсона–Казинса, 2MASS и моделей звездных атмосфер ATLAS9. Метод протестирован на внутреннюю точность и с использованием реальных объектов: отдельных звезд и звезд скоплений. Для получения приемлемых результатов требуется высокая точность фотометрии (σm < 0.01… 0.015m), при которой ошибки составляют σTeff ≈ 2–5%, σlog g ≈ 0.6, σ [Fe/Н] ≈ 1, σθ ≈ 2% и σE(B–V) ≈ 0.02–0.07m для звезд с Teff < 8000 К. Для более горячих звезд – aTeff до 10%, σlog g ≈ 0.6 dex, σθ ≈ 3%, σE(B–V) ≈ 0.02–0.07m, но определение металличности становится невозможным. Показана возможность использования метода для оценки избытка цвета в звездных полях. Обсуждаются ограничения метода.

Ключевые слова

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. В. Пахомов

Институт астрономии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pakhomov@inasan.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Алленде Прието (C. Allende Prieto), Astron. Astrophys. 595, A129 (2016).
  2. Алонсо и др. (A. Alonso, S. Arribas, and C. Martnez-Roger), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 140, 261 (1999).
  3. Ан и др. (D. An, M.H. Pinsonneault, T. Masseron, F. Delahaye, J.A. Johnson, D.M. Terndrup, T.C. Beers, I.I. Ivans, and Z. Ivezic), Astrophys. J. 700, 523 (2009).
  4. Арену и др. (F. Arenou, M. Grenon, and A. Gomez), Astron. Astrophys. 258, 104 (1992).
  5. Байлер-Джонс (C.A.L. Bailer-Jones), Astron. Soc. Pacific 127, 994 (2015).
  6. Байо и др. (A. Bayo, C. Rodrigo, D. Barrado Y Navascués, et al.), Astron. Astrophys. 492, 277 (2008).
  7. Беликов, Росер (A.N. Belikov and S. Röser), 489, 1107 (2008).
  8. Бессель (M.S. Bessell), Publ. Astron. Soc. Pacific 102, 1181 (1990).
  9. Бессель и др. (M.S. Bessell, F. Castelli, and B. Plez) Astron. Astrophys. 333, 231 (1998).
  10. Бессель, Бретт (M.S. Bessell and J.M. Brett), Publ. Astron. Soc. Pacific 100, 1134 (1988).
  11. Блэквелл, Шаллис (D.E. Blackwell and M.J. Shallis), MNRAS 180, 177 (1977).
  12. Бостанци и др. (Z.F. Bostanc, T. Ak, T. Yontan, S. Bilir, T. Guver, S. Ak, O. Cakirli, O. Ozdarcan, et al.), MNRAS 453, 1095 (2015).
  13. Браун и др. (W.R. Brown, T.C. Beers, R. Wilhelm, C. Allende Prieto, M.J. Geller, S.J. Kenyon, and M.J. Kurtz), Astron. J. 135, 564 (2008).
  14. Будер и др. (S. Buder, M. Asplund, L. Duong, J. Kos, K. Lind, M.K. Ness, S. Sharma, J. Bland-Hawthorn, et al.), MNRAS 478, 4513 (2018).
  15. Будер и др. (S. Buder, S. Sharma, J. Kos, A.M. Amarsi, Th. Nordlander, K. Lind, S.L. Martell, M. Asplund, et al.), MNRAS 506, 150 (2021).
  16. Валленари и др. (Gaia Collaboration; A. Vallenari, A.G.A. Brown, T. Prusti, J.H.J. de Bruijne, F. Arenou, C. Babusiaux, M. Biermann, O.L. Creevey, et al.), Astron. Astrophys. 674, 1 (2023).
  17. Ванденберг и др. (Don A. VandenBerg, K. Brogaard, R. Leaman, and L. Casagrande), Astrophys. J. 775, 134 (2013).
  18. Венгер и др. (M. Wenger, F. Ochsenbein, D. Egret, P. Dubois, F. Bonnarel, S. Borde, F. Genova, G. Jasniewicz, et al.), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 143, 9 (2000).
  19. Вуди, Шлауфман (T. Woody and K.C. Schlaufman), Astron. J. 162, 42 (2021).
  20. Гайдос и др. (E. Gaidos, A.W. Mann, S. Lépine, A. Buccino, D. James, M. Ansdell, R. Petrucci, P. Mauas, and E.J. Hilton), MNRAS 443, 2561 (2014).
  21. Гончаров Г.А., Письма в Астрон. журн. 43, 512 (2017) [G.A. Gontcharov, Astron. Lett. 43, 472 (2017)].
  22. Дериx и др. (M. Dierickx, R. Klement, H.-W. Rix, and Chao Liu), Astrophys. J. 725, L186 (2010)
  23. Диас и др. (W.S. Dias, B.S. Alessi, A. Moitinho, and J.R.D. Lepine), Astron. Astrophys. 389, 871 (2002).
  24. Диас и др. (W.S. Dias, H. Monteiro, A. Moitinho, J.R.D. Lepine, G. Carraro, E. Paunzen, B. Alessi, and L. Villela), MNRAS 504, 356 (2021).
  25. Донор и др. (J. Donor, P.M. Frinchaboy, K. Cunha, J.E. O’Connell, C. Allende Prieto, A. Almeida, F. Anders, R. Beaton, et al.), Astron. J. 159, 199 (2020).
  26. Доттер и др. (A. Dotter, A. Sarajedini, J. Anderson, A. Aparicio, L.R. Bedin, B. Chaboyer, S. Majewski, A. Marin-Franch, et al.), Astrophys. J. 708, 698 (2010).
  27. Дриллинг и др. (J.S. Drilling, C.S. Jeffery, U. Heber, S. Moehler, and R. Napiwotzki), Astron. Astrophys. 551, A31 (2013).
  28. Йонссон и др. (H. Jönsson, J.A. Holtzman, C. Allende Prieto, K. Cunha, D.A. Garcia-Hernandez, S. Hasselquist, Th. Masseron, Y. Osorio, et al.), Astron. J. 160, 120 (2020).
  29. Касагранде, Ванденберг (L. Casagrande and D.A. VandenBerg), MNRAS 479, L102 (2018).
  30. Кейроз и др. (A.B.A. Queiroz, F. Anders, B.X. Santiago, et al.), MNRAS 476, 2556 (2018).
  31. Ким и др. (S. Kim, B. Lim, M.S. Bessell, J.S. Kim, and H. Sung), Astron. J. 162, 140 (2021).
  32. Кирби и др. (E.N. Kirby, J.L. Xie, R. Guo, M. Kovalev, and M. Bergemann), Astrophys. J. Suppl. Ser. 237, 18 (2018).
  33. Кордопатис и др. (G. Kordopatis, G. Gilmore, M. Steinmetz, C. Boeche, G.M. Seabroke, A. Siebert, T. Zwitter, J. Binney, et al.), Astron. J. 146, 134 (2013).
  34. Кохен и др. (M. Cohen, R.G. Walker, B. Carter, P. Hammersley, M. Kidger, and K. Noguchi), Astron. J. 117, 1864 (1999).
  35. Крузалебес и др. (P. Cruzalèbes, R.G. Petrov, S. Robbe-Dubois, J. Varga, L. Burtscher, F. Allouche, P. Berio, K.-H. Hofmann, et al.), MNRAS 490, 3158 (2019).
  36. Ландольт (A.U. Landolt), Astron. J. 78, 959 (1973).
  37. Ландольт (A.U. Landolt), Astron. J. 137, 4186 (2009).
  38. Ли и др. (Y. Lee, T.C. Beers, C. Bailer-Jones, H.J. Newberg, M. Subbarao, and D. Surendran), Am. Astron. Soc. Meet. 207, 131.04 (2005).
  39. Линдегрен и др. (L. Lindegren, U. Bastian, M. Biermann, A. Bombrun, A. de Torres, E. Gerlach, R. Geyer, J. Hernandez, et al.), Astron. Astrophys. 649, A4 (2021).
  40. Лоренцо-Гутиеррез и др. (A. Lorenzo-Gutiérrez, E.J. Alfaro, J. Maz Apellániz, R.H. Barba, A. Marin-Franch, A. Ederoclite, D. Cristobal-Hornillos, J. Varela, et al.), MNRAS 494, 3342 (2020).
  41. Лэйден и др. (A.C. Layden, A. Sarajedini, T. von Hippel, and A.M. Cool), Astrophys. J. 632, 266 (2005).
  42. Магрини и др. (L. Magrini, N. Lagarde, C. Charbonnel, E. Franciosini, S. Randich, R. Smiljanic, G. Casali, C. Viscasillas Vazquez, et al.), Astron. Astrophys. 651, A84 (2021).
  43. МакДональд и др. (I. McDonald, A.A. Zijlstra, and M.L. Boyer), MNRAS 427, 343 (2012).
  44. МакКолл (M.L. McCall), Astron. J. 128, 2144 (2004).
  45. Мартин (J.C. Martin), Astron. J. 128, 2474 (2004).
  46. Матис (J.S. Mathis), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 28, 37 (1990).
  47. Монгуио и др. (M. Monguió, F. Figueras, and P. Grosbøl), Astron. Astrophys. 568, A119 (2014).
  48. Несс и др. (M. Ness, D.W. Hogg, H.-W. Rix, M. Martig, M.H. Pinsonneault, and A.Y.Q. Ho), Astrophys. J. 823, 114 (2016).
  49. Паунзен и др. (E. Paunzen, U. Heiter, M. Netopil, and C. Soubiran), Astron. Astrophys. 517, A32 (2010).
  50. Рамирез, Мелендез (I. Ramrez and J. Meléndez), Astrophys. J. 626, 465 (2005).
  51. Романо и др. (D. Romano, L. Magrini, S. Randich, G. Casali, P. Bonifacio, R.D. Jeffries, F. Matteucci, E. Franciosini, et al.), Astron. Astrophys. 653, A72 (2021).
  52. Саларис, Вейсс (M. Salaris and A. Weiss), Astron. Astrophys. 388, 492 (2002).
  53. Сан и др. (Q. Sun, C.P. Deliyannis, B.A. Twarog, B.J. Anthony-Twarog, and A. Steinhauer), Astron. J. 159, 246 (2020).
  54. Сан и др. (M. Sun, B. Chen, H. Guo, H. Zhao, M. Yang, and W. Cui), Astron. J. 166, 126 (2023).
  55. Сантос, Пиатти (J.F.C. Jr. Santos and A.E. Piatti), Astron. Astrophys. 428, 79 (2004).
  56. Сильва, Напивотцки (M.D.V. Silva and R. Napiwotzki), 411, 2596 (2011).
  57. Синнерстад (U. Sinnerstad), Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 40, 395 (1980).
  58. Сит, Несс (T. Sit and M.K. Ness), Astrophys. J. 900, 4 (2020).
  59. Скрутски и др. (M.F. Skrutskie, R.M. Cutri, R. Stiening, M.D. Weinberg, S. Schneider, J.M. Carpenter, C. Beichman, R. Capps, et al.), Astron. J. 131, 1163 (2006).
  60. Стейнмец и др. (M. Steinmetz, G. Guiglion, P.J. McMillan, G. Matijevic, H. Enke, G. Kordopatis, T. Zwitter, M. Valentini, et al.), Astron. J. 160, 83 (2020).
  61. Стритзингер и др. (M. Stritzinger, N.B. Suntzeff, M. Hamuy, P. Challis, R. Demarco, L. Germany, and A.M. Soderberg), Publ. Astron. Soc. Pacific 117, 810 (2005).
  62. Субиран и др. (C. Soubiran, J.-F. Le Campion, N. Brouillet, and L. Chemin), Astron. Astrophys. 591, A118 (2016).
  63. Торра и др. (J. Torra, F. Figueras, C. Jordi, and G. Rossello), Astrophys. Space Sci. 170, 251 (1990).
  64. Флетчер (R. Fletcher), Practical methods of optimization (John Wiley & Sons, Ltd, 1987).
  65. Харченко и др. (N.V. Kharchenko, A.E. Piskunov, E. Schilbach, S. Roser, and R.-D. Scholz), Astron. Astrophys. 558, A53 (2013).
  66. Харченко и др. (N.V. Kharchenko, A.E. Piskunov, E. Schilbach, S. Roser, and R.-D. Scholz), Astron. Astrophys. 585, A101 (2016).
  67. Хорта и др. (D. Horta, R.P. Schiavon, J.T. Mackereth, T.C. Beers, J.G. Fernandez-Trincado, P.M. Frinchaboy, D.A. Garcia-Hernandez, D. Geisler, et al.), MNRAS 493, 3363 (2020).
  68. Хук, Свифт (N. Houk and C. Swift), Michigan Spectral Survey 5 (1999).
  69. Цвиттер и др. (T. Zwitter, G. Matijevič, M.A. Breddels, M.C. Smith, A. Helmi, U. Munari, O. Bienayme, J. Binney, et al.), Astron. Astrophys. 522, A54 (2010).
  70. Чой и др. (J. Choi, A. Dotter, C. Conroy, M. Cantiello, B. Paxton, and B.D. Johnson), Astrophys. J. 823, 102 (2016).
  71. Шлафли и др. (E.F. Schlafly, G. Green, D.P. Finkbeiner, M. Juric, H.-W. Rix, N.F. Martin, W.S. Burgett, K.C. Chambers, et al.), Astrophys. J. 789, 15 (2014).
  72. Шлафли, Финкбейнер (E.F. Schlafly and D.P. Finkbeiner), Astrophys. J. 737, 103 (2011).
  73. Шлегель и др. (D.J. Schlegel, D.P. Finkbeiner, and M. Davis), Astrophys. J. 500, 525 (1998).
  74. де Боер и др. (T.J.L. de Boer, V. Belokurov, T.C. Beers, and Y.S. Lee), Astrophys. J. 443, 658 (2014).
  75. де Ягер, Ниеуwенхузен (C. de Jager and H. Nieuwenhuijzen), MNRAS 177, 217 (1987).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределение RMS ошибок на диаграмме Teff–E(B—V), вычисленных с использованием звездных величин UBVRIJHK для параметров 72 К, E(B—V) = 0.5, log g = 4.5, [Fe/H] = 0. Значения RMS ошибок в звездных величинах показаны как метки на контурных линиях.

Скачать (131KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Положения тестируемых точек на двухцветной диаграмме, вычисленной для значений [Fe/H] = 0 и log g = 4. Точки на кривой соответствуют логарифмической шкале температур в сетке моделей. Прямые линии указывают направления покраснения и выделяют область неоднозначных решений.

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределения восстановленных параметров, полученные разработанным методом минимизации для точки N2 (69 K). Синтетические звездные величины зашумлены ошибками 0.005m для UBVRI и 0.02m для JHK. Вверху каждой строки указано название модели в формате Teff / E(B–V) / log g / [Fe/H]. Среднее значение и дисперсия отображены в ячейке для каждого параметра. Приближение асимметричной функцией Гаусса отмечено красной пунктирной линией. На правых графиках серым цветом показано распределение среднеквадратичных ошибок, рассчитанных только для полос UBVRI. Распределения для всех точек тестирования доступны в дополнительных материалах.

Скачать (885KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределения отклонений полученных параметров для разных температур. В первом столбце представлены данные с использованием полос, во втором — , в последнем — . Для избытка цвета показаны два варианта: для значений E(B–V) = 0 и E(B–V) = 0.5. Пик на log соответствует граничному значению log g = 5.0.

Скачать (551KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости ошибок параметров от эффективной температуры звезды. Открытые символы – левая часть распределения относительно максимума, заполненные – правая часть. Случай UBVRIJHK отмечен кружками, UBVRI – квадратами и BVRIJHK – треугольниками.

Скачать (151KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение значений х2, рассчитанное для 1000 зашумленных тестов для исходных параметров (Teff/log g/[Fe/H]/69 K/4.5/0/0.5). Пунктирная и сплошная линии – теоретические распределения х2 для значений степени свободы, равных 3 и 4 соответственно.

Скачать (89KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Распределения параметров, полученных по данным фотометрии Веги (вверху) и Сириуса (внизу). Величины систематических и случайных ошибок приведены вверху каждого графика. Средние значения других авторов отмечены кружками с баром ошибок.

Скачать (271KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Распределения параметров, полученные на основе фотометрии звезд HD11983 (вверху) и HD216135 (внизу). Систематические и случайные ошибки показаны вверху каждого графика. Средние значения других авторов отмечены кружками с баром ошибок.

Скачать (267KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Распределения параметров, полученные по данным фотометрии шаровых скоплений NGC5904 (вверху) и NGC6760 (внизу). Систематические и случайные ошибки показаны вверху. Средние значения из Simbad отмечены кружками с баром ошибок.

Скачать (305KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Распределения избытка цвета E(B–V), металличности [Fe/H], среднеквадратичного отклонения и диаграммы Teff–R для звезд рассеянных скоплений NGC6866 (вверху), NCG 7142 (в центре) и IC1590 (внизу).

Скачать (520KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Распределения вычисленных параметров звезд областей Ландольта, рассчитанные по вариациям звездных величин в пределах их ошибок. Среднеквадратические ошибки, полученные без полос JHK, отмечены серым цветом.

Скачать (598KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Сравнение вычисленных параметров звезд площадок Ландольта.

Скачать (217KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024