[論文レビュー] SDSS-IV MaStar: a Large, Comprehensive, and High Quality Empirical Stellar Library

Renbin Yan, Team, the MaStar|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2017

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

MaStarプロジェクトは、SDSS-IV/APOGEE-2調査におけるファイバー束を用いて、3622–10,354 Åの全スペクトルカバレッジ、R ~ 2000で、8,000顆以上の星を含む大規模で高精度の経験的標準星の分光ライブラリを構築した。相対フラックス校正誤差は3%未満であり、冷却矮星、金属不足星、[α/Fe]の変動を含む優れたカバレッジを提供し、理論的星団モデルの校正を向上させるとともに、MaNGA銀河分光解析への直接応用を可能にした。

ABSTRACT

We introduce the ongoing MaStar project, which is going to construct a large, well-calibrated, high quality empirical stellar library with more than 8000 stars covering the wavelength range from 3622 to 10,354A at a resolution of R~2000, and with better than 3% relative flux calibration. The spectra are taken using hexagonal fiber bundles feeding the BOSS spectrographs on the 2.5m Sloan Foundation Telescope, by piggybacking on the SDSS-IV/APOGEE-2 observations. Compared to previous efforts of empirical libraries, the MaStar Library will have a more comprehensive stellar parameter coverage, especially in cool dwarfs, low metallicity stars, and stars with different [alpha/Fe]. This is achieved by a target selection method based on large spectroscopic catalogs from APOGEE, LAMOST, and SEGUE, combined with photometric selection. This empirical library will provide a new basis for calibrating theoretical spectral libraries and for stellar population synthesis. In addition, with identical spectral coverage and resolution to the ongoing integral field spectroscopy survey of nearby galaxies --- SDSS-IV/MaNGA (Mapping Nearby Galaxies at APO). This library is ideal for spectral modeling and stellar population analysis of MaNGA data.

研究の動機と目的

• 特に冷却矮星、低金属星、[α/Fe]の変動する組成パターンをカバーする包括的な経験的星分光ライブラリの不足を解消すること。
• MILESのような既存のライブラリが、ヘルツシュプラング＝ラッセル図の重要な領域でカバーが疎であるという限界を克服すること。
• 正確なフラックス校正を伴う高精度の経験的スペクトルを提供することで、理論的星団モデルの校正を改善すること。
• スペクトル分解能と波長カバレッジを正確に一致させることで、MaNGA統合場分光調査との互換性を確保すること。
• 標準星を用いたファイバー束ベースの校正により、<3%の相対フラックス校正を達成する高精度分光測光法を実現すること。

提案手法

• BOSS分光計に供給する六角形ファイバー束を用いて、SDSS-IV/APOGEE-2調査にピッグバック観測を実施し、星と銀河の同時観測を可能にした。
• APOGEE-1/2、SEGUE、LAMOSTの複数カタログの星のパラメータに基づき、T_eff、log g、[Fe/H]空間における局所密度に反比例する確率加重サンプリングを用いて星を選定した。
• [α/Fe]とカタログの信頼性（例：APOGEE対LAMOST）を選定確率に組み込み、組成パターンとデータ品質の両方のカバレッジをバランスさせた。
• 1枚のプレートあたり12個の標準遅いF型星を用いて、相対フラックス校正の補正ベクトルを導出し、高精度分光測光法を実現した。
• MaStarスペクトルからの合成色とPanSTARRS1の光度測定値を比較することで校正を検証し、高銀経度領域で<3%の相対フラックス精度を確認した。
• 分光的パラメータが入手できない高温および冷却星の領域では、T_effの光度測定による推定値を補足的に用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 冷却矮星、金属不足星、[α/Fe]の変動する組成パターンを包括的にカバーする大規模で一貫した校正済み経験的星分光ライブラリを構築することは可能か？
• RQ2 ファイバー束ベースの校正は、従来の単一ファイバー法に比べ、星分光法における相対フラックス精度をどの程度向上させるか？
• RQ3 MaStarライブラリは観測された光度測定値とどの程度一致するか？また、g、r、i、zバンドにおけるフラックス校正精度はどの程度達成されたか？
• RQ4 複数カタログの星パラメータに基づくターゲット選定戦略は、過去のライブラリと比較して、星パラメータ空間の均一なカバレッジをどの程度向上させるか？
• RQ5 スペクトル分解能とカバレッジが同一であるため、MaStarライブラリはMaNGA銀河統合場スペクトルのモデリングに直接的かつ高精度なテンプレートセットとして利用可能か？

主な発見

• MaStarライブラリには、3,622～10,354 Åのスペクトルカバレッジ、R ~ 2000で8,000顆以上の星が含まれ、MaNGA調査と同一のスペクトル分解能とカバレッジを持つ。
• MaStarスペクトルからの合成色とPanSTARRS1光度測定値の比較により、<3%の相対フラックス校正精度が検証された。
• MILESに比べて、特に冷却主系列星および巨星分岐の両端部のパラメータ空間カバレッジが著しく密であり、低金属量領域のサンプリングも向上している。
• 選定法により、T_eff、log g、[Fe/H]、[α/Fe]の各空間で均一なサンプリングが確保され、高信頼性のAPOGEE星の代表性が向上し、[α/Fe]のカバレッジもバランスされた。
• ファイバー束の使用により、従来の単一ファイバー法に比べてより高い精度の分光測光法が実現され、MaNGA銀河調査から適応した校正技術が用いられた。
• ライブラリは、理論的星団モデルの校正のための重要な経験的基盤を提供するとともに、MaNGA銀河スペクトルの直接的モデリングを可能にした。