[论文解读] The Pristine survey -- XXIII. Data Release 1 and an all-sky metallicity catalogue based on Gaia DR3 BP/RP spectro-photometry

Nicolas F. Martin, Else Starkenburg+39 more|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2023

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 8

一句话总结

该论文基于 Gaia DR3 BP/RP 的合成 CaHK 光度来重新校准 Pristine 调查，发布 Pristine DR1，并提供基于 Gaia 的全.Void 金属量目录，覆盖数百万低金属性候选星。

ABSTRACT

We used the spectro-photometric information of ~219 million stars from Gaia's DR3 to calculate synthetic, narrow-band, metallicity-sensitive CaHK magnitudes that mimic the observations of the Pristine survey, a survey of photometric metallicities of Milky Way (MW) stars that has been mapping >6,500 deg^2 of the northern sky with CFHT since 2015. These synthetic magnitudes were used for an absolute recalibration of the deeper Pristine photometry and, combined with broadband Gaia information, synthetic and Pristine CaHK magnitudes were used to estimate photometric metallicities over the whole sky. The resulting metallicity catalogue is accurate down to [Fe/H]~-3.5 and is particularly suited for the exploration of the metal-poor MW ([Fe/H]<-1.0). We make available here the catalogue of synthetic CaHK_syn magnitudes for all stars with BP/RP information in Gaia DR3, as well as an associated catalogue of more than ~30 million photometric metallicities for high S/N FGK stars. This paper further provides the first public data release of the Pristine catalogue in the form of higher quality recalibrated Pristine CaHK magnitudes and photometric metallicities for all stars in common with the BP/RP spectro-photometric information in Gaia DR3. When available, the much deeper Pristine data greatly enhance the quality of the derived metallicities, in particular at the faint end of the catalogue (G_BP > 16). Combined, both photometric metallicity catalogues include more than two million metal-poor star candidates ([Fe/H]_phot<-1.0) as well as more than 200,000 and ~8,000 very and extremely metal-poor candidates ([Fe/H]_phot<-2.0 and <-3.0, respectively). Finally, we show that these metallicity catalogues can be used efficiently, among other applications to hunt for the most metal-poor stars, and to study how the structure of the MW varies with metallicity.

研究动机与目标

• 在一个基于 Gaia 的绝对尺度上，使用合成 CaHK 光度将 Pristine CaHK 光度校准为绝对标尺。
• 为 Gaia DR3 星源生成全天空 CaHK_syn 光度目录，并与 Pristine CaHK 数据合并。
• 开发并应用鲁棒的光度金属量模型，以在全天空推导 [Fe/H]_phot。
• 发布 Pristine 目录的 Data Release 1 (DR1)，提供重新校准的 CaHK 光度和金属量。
• 展示该目录在银河考古学和低金属星研究中的实用性思路。

提出的方法

• 通过 GaiaXPy 将 Gaia BP/RP 光谱在 CaHK 过滤器上积分，计算合成 CaHK 光度（CaHK_syn）。
• 通过基于神经网络的 PhotCalib 模型，将 Pristine CaHK 光度校准到绝对 Gaia CaHK_syn 标尺，该模型求解每张图像的零点和视场校正。
• 校正观测光度的消光，并识别可能的变星以确保金属量估计的鲁棒性。
• 更新基于 Pristine CaHK 的光度金属量模型，使其同时利用 Gaia 信息与 Pristine 数据。
• 生成并发布 Gaia 基于 CaHK_syn 的全天空目录（全天空）和 Pristine DR1 金属量目录；提供使用指南。

实验结果

研究问题

• RQ1 Gaia DR3 BP/RP 光谱-光度测量在再现 CaHK 类似光度以进行金属性研究方面的准确性如何？
• RQ2 能否使用 Gaia 基于 CaHK_syn 的光度将 Pristine CaHK 光度重新刻度到绝对尺度？
• RQ3 全天空 CaHK 基于金属量目录的性能与覆盖范围如何，尤其是在低金属性区域？
• RQ4 Gaia 基于 CaHK 与 Pristine CaHK 推导的金属量与光谱金属贫乏目录相比如何？
• RQ5 得到的金属量目录在银河考古学和极端贫金属星（EMP）搜索中的实际应用有哪些？

主要发现

• 从 Gaia DR3 BP/RP 数据推导的 CaHK_syn 光度提供了一个全天空的 Gaia 基础真值，用于校准 Pristine CaHK 光度。
• PhotCalib 是一个基于神经网络的视场与零点模型，显著平整并稳定 Megacam 图像中的光度，降低系统误差。
• Gaia 基于 CaHK_syn 的目录覆盖 219.2 百万源，并在与 Pristine 数据结合时实现全天空的金属量映射。
• 合并后的目录识别出超过 200 万个光度金属贫乏候选对象（[Fe/H]_phot < -1.0），其中包括超过 20 万个非常贫金属以及约 8 千个极端贫金属候选。
• Gaia 基于 CaHK_syn 与 Pristine DR1 光度金属量目录在银河考古学和映射银河系金属结构方面表现出有效性。