[論文レビュー] On-line determination of stellar atmospheric parameters Teff, log g, [Fe/H] from ELODIE echelle spectra. I - The method

D. Katz, C. Soubiran+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 1998

Calibration and Measurement Techniques被引用数 8

ひとこと要約

本論文では、ELODIEエシェルスプライトから星の大気パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]）をオンラインで決定するためのTGMET手法を提示する。最小二乗法を用いて、パラメータが既知の211個の標準星のライブラリと照合する。S/N = 100の条件下で、Teff、log g、[Fe/H]の内部精度はそれぞれ86 K、0.28 dex、0.16 dexを達成し、より大きなライブラリが利用可能になるに従い向上する。

ABSTRACT

We present a method estimating the atmospheric parameters Teff, log g, [Fe/H] for stars observed, even at low signal to noise ratio, with the echelle spectrograph ELODIE on the 193cm telescope at Observatoire de Haute-Provence. The method relies on the least-square comparison of the spectrum of a target star to a library of 211 spectra of reference stars for which the atmospheric parameters are well known and which were observed with the same instrument. In order to obtain a meaningful comparison between target and reference spectra, all features which are not intrinsic to the objects must be removed. This treatment involves the correction of the blaze efficiency for each order, cosmic rays hits and telluric line removal, convolution of the spectra to a common spectral resolution, wavelength scale and flux level adjustment. The library available at the present time covers the effective temperature range [4000K, 6300K], the metallicity range [-2.9, +0.35] and the gravities of both unevolved and evolved stars existing at these temperatures and metallicities. Tests performed with the actual library allow us to estimate the internal accuracy to be 86 K, 0.28 dex and 0.16 dex for Teff, log g, [Fe/H] for a target star with S/N = 100 and 102 K, 0.29 dex and 0.17 dex at S/N = 10. This accuracy will improve in the future as the number of reference stars in the library will increase. The software (named TGMET) has been installed at Observatoire de Haute-Provence for the on-line analysis of the high-resolution spectra of ELODIE, which was originally conceived for accurate radial velocity measurements.

研究の動機と目的

• 高分解能エシェルスプライトから星の大気パラメータを導出する、堅牢で自動化された手法の開発。
• 元々径速度測定を目的として設計されたELODIEスプライトのオンライン解析を可能にする。
• 低S/Nでもパラメータ推定の高精度を達成すること。
• よくキャリブレーションされた参照ライブラリを用いた、信頼性があり再現性のある星のパラメータ決定手法の提供。

提案手法

• 本手法は、対象星のスペクトルと、大気パラメータがよく定義された211個の参照スペクトルとの間で最小二乗比較を用いる。
• スペクトル前処理には、ブレイズ関数補正、宇宙線および大気吸収線の除去、共通の分光分解能への畳み込みが含まれる。
• 波長校正およびフラックスレベルの調整により、対象スペクトルと参照スペクトルを意味のある比較が可能な位置に一致させる。
• 観測スペクトルと参照スペクトルのカイ二乗差を最小化することで、対象星の大気パラメータを導出する。
• 参照ライブラリの範囲は、4000 K ≤ Teff ≤ 6300 K、-2.9 ≤ [Fe/H] ≤ +0.35 であり、未発達星および発達星を含む。
• ソフトウェア名TGMETは、観測所のハイエプローヴェンスでリアルタイムのELODIEデータ解析に導入されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低S/NのELODIEスペクトルから、参照ライブラリ法を用いて正確な星の大気パラメータを導出できるか？
• RQ2 対象スペクトルのS/Nがパラメータ推定の精度にどのように影響するか？
• RQ3 ブレイズ補正や大気吸収線除去といったスペクトル前処理ステップが、パラメータ推定の精度にどれほど寄与するか？
• RQ4 有限の参照星ライブラリが、広範な星のタイプや金属量の範囲で信頼できるパラメータ推定を可能にするか？
• RQ5 同じ温度・金属量範囲内において、発達星と未発達星の両方に対して、本手法の性能はどのように異なるか？

主な発見

• S/N = 100の条件下で、有効温度（Teff）の内部精度は86 Kを達成した。
• S/N = 100のとき表面重力（log g）の内部精度は0.28 dexであり、S/N = 10ではわずかに0.29 dexに向上した。
• S/N = 100のとき金属量（[Fe/H]）の内部精度は0.16 dexであり、S/N = 10では0.17 dexに上昇した。
• 将来的な参照星ライブラリの拡充により、本手法の精度はさらに向上すると予想される。
• TGMETソフトウェアにより、ELODIEスペクトルのリアルタイム・オンライン解析が可能となり、機器の用途が径速度測定を越えて拡張された。
• 本手法は低S/Nでも頑健であることが示され、大規模星系調査における実用的価値を示している。