[논문 리뷰] Activity indicators and stellar parameters of the Kepler targets. An application of the ROTFIT pipeline to LAMOST-Kepler stellar spectra

A. Frasca, J. Molenda‐Żakowicz외 8명|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 29.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 93인용 수 56

한 줄 요약

이 연구는 ROTFIT 파ip라인을 사용하여 61,753개의 LAMOST-Kepler 스펙트럼에 대한 균일한 스펙트럼 분석을 수행하여 별의 물리적 파rameter(효과온도 Teff, 중력포텐셜 log g, [Fe/H], Radial velocity RV, vsini)와 코어스피어피아 활성도 지표(Hα 및 Ca ii IRT 복사원소)를 유도하였다. 활성 별 442개를 특정하였으며, 이 중 하나는 확률적으로 물질을 수축 중인 물체로 간주되며, 활성도가 자전주기와 강하게 연관되어 있음을 규명하였다. Teff와 RV의 정확도는 향상되었으나, 금속 빈도가 낮은 별과 log g에 대해 시스템적 오프셋이 존재하여 보정 관계가 필요하다.

ABSTRACT

The LAMOST-Kepler survey, whose spectra are analyzed in the present paper, is the first large spectroscopic project aimed at characterizing these sources. Our work is focused at selecting emission-line objects and chromospherically active stars and on the evaluation of the atmospheric parameters. We have used a version of the code ROTFIT that exploits a wide and homogeneous collection of real star spectra, i.e. the Indo US library. We provide a catalog with the atmospheric parameters (Teff, logg, [Fe/H]), the radial velocity (RV) and an estimate of the projected rotation velocity (vsini). For cool stars (Teff<6000 K) we have also calculated the H-alpha and CaII-IRT chromospheric fluxes. We have derived the RV and the atmospheric parameters for 61,753 spectra of 51,385 stars. Literature data for a few hundred stars have been used to do a quality control of our results. The final accuracy of RV, Teff, logg, and [Fe/H] measurements is about 14 km/s, 3.5%, 0.3 dex, and 0.2 dex, respectively. However, while the Teff values are in very good agreement with the literature, we noted some issues with the determination of [Fe/H] of metal poor stars and the tendency, for logg, to cluster around the values typical for main sequence and red giant stars. We propose correction relations based on these comparison. The RV distribution is asymmetric and shows an excess of stars with negative RVs which is larger at low metallicities. We could identify stars with variable RV, ultrafast rotators, and emission-line objects. Based on the H-alpha and CaII-IRT fluxes, we have found 442 chromospherically active stars, one of which is a likely accreting object. The availability of precise rotation periods from the Kepler photometry has allowed us to study the dependency of the chromospheric fluxes on the rotation rate for a quite large sample of field stars.

연구 동기 및 목표

• Kepler 목표의 균일하고 대규모의 스펙트럼 카탈로그를 제공하여 항성 성질에 대한 통계적 연구를 지원하기 위해.
• 저해상도 LAMOST 스펙트럼에서 Hα 및 Ca ii IRT의 에미션 라인 지표를 사용하여 코어스피어피아 활성 별을 식별하기 위해.
• 저 SNR, 저해상도 스펙트럼에서 ROTFIT 파이프라인을 통해 유도된 항성 파aram터(Teff, log g, [Fe/H], RV, vsini)의 정확도와 신뢰성 평가하기 위해.
• 금속 빈도가 낮고 진화된 별에 대해 고해상도 문헌 데이터와의 비교를 통해 [Fe/H] 및 log g의 시스템적 편향을 보정하기 위해.
• Kepler의 정밀한 광도 측정 자전주기를 사용하여 코어스피어피아 활성도와 자전 속도 간의 상관관계 탐색하기 위해.

제안 방법

• Indo-US 항성 라이브러리를 템플릿 스펙트럼으로 사용하여 ROTFIT 파이프라인을 저해상도 LAMOST 스펙트럼 분석에 적응시켰다.
• 전체 파장 범위(3800–9000 Å)에서 관측 스펙트럼을 합성 템플릿과 일치시켜 Teff, log g, [Fe/H], RV, vsini를 유도하기 위해 스펙트럼 합성 피팅을 수행하였다.
• NextGen 합성 스펙트럼에서 Hα 및 Ca ii IRT 선에서의 연속 스펙트럼 복사원소를 계산하여, 등가폭에서 복사원소로의 변환 시 대기 파aram터 의존성 보정을 수행하였다.
• 특히 금속 빈도가 낮고 진화된 별에 대해 고해상도 조사(예: Apokasc, Saga)의 문헌 데이터를 사용하여 파라미터의 유효성 검증 및 캘리브레이션을 수행하였다.
• Hα 및 Ca ii IRT 선에서의 과도한 에미션을 통해 활성 별을 식별하였으며, 유도된 log g 및 [Fe/H] 값으로 복사원소를 보정하였다.
• 특히 금속 빈도가 낮고 거대 별에 대해 문헌 값과의 차이를 기반으로 [Fe/H] 및 log g에 대한 보정 관계를 적용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ROTFIT 파이프라인이 저해상도, 저SNR LAMOST 스펙트럼에서 Kepler 목표의 항성 파aram터(Teff, log g, [Fe/H], RV, vsini)를 얼마나 정확하게 유도할 수 있는가?
• RQ2 Kepler 목표 샘플 전반에 걸쳐 코어스피어피아 활성도(Hα 및 Ca ii IRT 복사원소)의 분포는 어떠한가? 자전주기와 어떻게 상관되는가?
• RQ3 [Fe/H] 및 log g 값의 시스템적 편향이 파라미터 신뢰성에 미치는 영향은 어느 정도이며, 이를 보정할 수 있는가?
• RQ4 저해상도 스펙트럼임에도 불구하고 LAMOST-Kepler 조사가 복합 또는 급속 자전 별을 탐지할 수 있는가?
• RQ5 유도된 대기 파라미터는 고해상도 문헌 값과 어떻게 비교되는가? 주요 오차 원인은 무엇인가?

주요 결과

• 61,753개 스펙트럼에 대해 51,385개의 유일한 별에 대해 항성 파라미터를 유도하였으며, 평균 오차는 RV 12 km s⁻¹, Teff 1.3%, log g 0.05 dex, [Fe/H] 0.06 dex였다.
• 최종 정확도는 RV 약 14 km s⁻¹, Teff 약 3.5%, log g 약 0.3 dex, [Fe/H] 약 0.2 dex였으며, Teff는 문헌 값과 우수한 일치를 보였다.
• 금속 빈도가 낮은 별에 대해 [Fe/H]에, log g에 대해 시스템적 오프셋이 발견되어, 문헌 비교 기반의 경험적 보정 관계를 통해 보정하였다.
• Hα 및 Ca ii IRT 복사원소가 증가한 것으로 나타나 총 442개의 코어스피어피아 활성 별을 식별하였으며, 이 중 하나는 확률적으로 물질 수축 중인 물체로 간주되었다.
• RV 분포는 비대칭적이며, 금속 농도가 낮을수록 음성 속도가 과도하게 많다. 이는 운동 하위조직 또는 선택 효과일 수 있다.
• 변동하는 RV 별, 초고속 자전 별(예: vsini ~220 km s⁻¹), 복합 스펙트럼(예: KIC 9542218, 뜨겁고 차가운 성분 포함)과 같은 희귀 물체도 성공적으로 식별하였다.