[论文解读] CARMENES input catalogue of M dwarfs: III. Rotation and activity from high-resolution spectroscopic observations

S. V. Jeffers, P. Schöfer+19 more|Data Archiving and Networked Services (DANS)|Feb 6, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 92被引用 52

一句话总结

该研究为约500个M型矮星提供高分辨率新测量，并将其整合到Carmencita目录中，以分析约2200个M型矮星的自转与活动（H-alpha与Ca II H&K），并确认早M inactivity 与低自转、晚M activity 与高自转。

ABSTRACT

CARMENES is a spectrograph for radial velocity surveys of M dwarfs with the aim of detecting Earth-mass planets orbiting in the habitable zones of their host stars. To ensure an optimal use of the CARMENES Guaranteed Time Observations, in this paper we investigate the correlation of activity and rotation for approximately 2200 M dwarfs, ranging in spectral type from M0.0 V to M9.0 V. We present new high-resolution spectroscopic observations with FEROS, CAFE, and HRS of approximately 500 M dwarfs. For each new observation, we determined its radial velocity and measured its Halpha activity index and its rotation velocity. Additionally, we have multiple observations of many stars to investigate if there are any radial velocity variations due to multiplicity. The results of our survey confirm that early-M dwarfs are Halpha inactive with low rotational velocities and that late-M dwarfs are Halpha active with very high rotational velocities. The results of this high-resolution analysis comprise the most extensive catalogue of rotation and activity in M dwarfs currently available.

研究动机与目标

• 评估在 Carmencita 目录中约2200颗M型矮星的自转和磁性活动。
• 获得新的高分辨谱，用于测量径向速度、H-alpha 活动和 v sin i。
• 研究自转–活动关系及其对光谱型的依赖。
• 通过径向速度变化识别多星性，并为 CARMENES 目标编制一份全面的活动目录。

提出的方法

• 在 CAFÉ、FEROS 和 HRS（2011–2014）获取 480 颗 M 型矮星的 1374 份光谱。
• 通过在多个波长范围内与合成 Phoenix 模板交叉相关来测量径向速度。
• 从 RV 变化中识别光谱双星（SB1、SB2、SB3）。
• 使用 pEW(H-alpha) 定量色原性活动，并利用 chi 因子计算 log(L_Halpha/L_bol)。
• 通过 S 指标标定至 Mount Wilson 标度来计算 Ca II H&K 活性，并推导 log R′HK。
• 使用带扩展模板的互相关法，结合光谱型匹配的模板，估计 v sin i。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 M 型矮星序列中，旋转速度(v sin i) 与 H-alpha/Ca II H&K 活性之间的关系是什么？
• RQ2 在 Carmencita、GTO 和体积限制样本中，H-alpha 活跃星的比例如何随光谱型（M0–M9）变化？
• RQ3 基于径向速度变化，观测样本中的多星性发生频率与性质如何？
• RQ4 新的高分辨率测量能否通过将活动/自转与 RV 稳定性联系起来来改善 CARMENES 调查的目标选择？

主要发现

• 早-M型矮星在 H-alpha 上不活跃，自转速度较低；而晚-M型矮星在 H-alpha 上活跃，自转速度非常高。
• 该研究迄今提供了最全面的M型矮星自转与活动目录，将约500条新的高分辨观测整合到 Carmencita 数据库。
• 在 Carmencita 样本中，35%（2128 颗中有 H-alpha 测量的 750 颗）为 H-alpha 活跃（pEW(H-alpha) ≤ -0.5 Å），其中一个小子集（59 颗，3%）极度活跃（pEW ≤ -8.0 Å）。
• CARMENES GTO 样本显示的 H-alpha 不活跃星所占比例高于完整的 Carmencita，但仍在光谱型上呈现广泛的活动变异。
• 分析在中等光谱型（M3.5–M4.5）处显示出 log(L_Halpha/L_bol) 值的广泛分布，反映目标的年龄和自转速率多样性。
• 体积限制样本（7 pc 和 14 pc）的相当大一部分显示出与光谱型相关的相同定性活动趋势，支持在整个 M 型矮星群体中的全球自转-活动关系。