[论文解读] A comprehensive comparison between APOGEE and LAMOST: Radial Velocities and Atmospheric Stellar Parameters

Borja Anguiano, Steven R. Majewski+8 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 28被引用 13

一句话总结

本研究对 APOGEE DR14 与 LAMOST DR3 中 42,420 颗共同恒星的视向速度和恒星大气参数（Teff、log g、[Fe/H]）进行了全面比较。结果揭示了系统性偏差——视向速度偏差为 4.54 ± 0.03 km s⁻¹，Teff 偏差为 13 K，[Fe/H] 偏差为 0.06 dex，log g 偏差为 0.14 dex——且这些偏差依赖于有效温度和金属量。研究发现 APOGEE DR14–DR12 与 APOGEE DR14–LAMOST 偏差之间无相关性，表明 LAMOST/Cannon 校准结果与 APOGEE DR12 参数尚未完全对齐。

ABSTRACT

We undertake a critical and comprehensive comparison of the radial velocities and the main stellar atmospheric parameters for stars in common between the latest data releases from the APOGEE and the LAMOST surveys. There is a total of 42,420 dwarfs/giants stars in common between the APOGEE DR14 - LAMOST DR3 stellar catalogs. A comparison between the RVs shows an offset of 4.54 $\pm$ 0.03 km/s, with a dispersion of 5.8 km/s, in the sense that APOGEE RVs are larger. We observe a small offset in the Teff of about 13 K, with a scatter of 155 K. Small offset in [Fe/H] of about 0.06 dex together with a scatter of 0.13 dex is also observed. We notice that the largest offset between the surveys occurs in the surface gravities. Using only surface gravities in calibrated red giants from APOGEE DR14, where there are 24,074 stars in common, a deviation of 0.14 dex is found with substantial scatter. There are 17,482 red giant stars in common between APOGEE DR14 and those in LAMOST tied to APOGEE DR12 via the Cannon. There is generally good agreement between the two data-sets. However, we find dependencies of the differences of the stellar parameters on effective temperature. For metal-rich stars, a different trend for the [Fe/H] discrepancies is found. Surprisingly, we see no correlation between the internal APOGEE DR14 - DR12 differences in Teff and those in DR14 - LAMOST tied to DR12, where a correlation should be expected since LAMOST has been calibrated to APOGEE DR12. We also find no correlation between the [Fe/H] discrepancies, suggesting that LAMOST/Cannon is not well coupled to the APOGEE DR12 stellar parameters scale. A [Fe/H] dependence between the stellar parameters in APOGEE DR12 and those in DR14 is reported. We find a weak correlation in the differences between APOGEE DR14 - DR12 and LAMOST on DR12 surface gravity for stars hotter than 4800 K and in the log g range between 2.0 and 2.8.

研究动机与目标

• 评估高分辨率 APOGEE 巡天与低分辨率 LAMOST 巡天之间视向速度和恒星大气参数的一致性。
• 识别 APOGEE DR14 与 LAMOST DR3 之间在 T_eff、log g、[Fe/H] 和视向速度方面的系统性偏差与随机散射。
• 评估通过 The Cannon 方法校准至 APOGEE DR12 标准的 LAMOST 恒星参数的可靠性。
• 研究参数偏差对有效温度和金属量的依赖性。
• 检查 APOGEE DR12 与 DR14 之间参数演变的一致性及其对 LAMOST 跨校准的影响。

提出的方法

• 将 APOGEE DR14 与 LAMOST DR3 恒星星表进行交叉匹配，识别出 42,420 颗共同恒星。
• 比较两巡天之间的视向速度、有效温度、表面重力和 [Fe/H] 值。
• 使用 The Cannon 算法将 17,482 颗红巨星的 LAMOST 参数校准至 APOGEE DR12 标准。
• 量化参数差异中的系统性偏差与散射（均值与标准差）。
• 采用分箱法与基于相关性的方法，分析参数偏差对 T_eff 和 [Fe/H] 的依赖性。
• 检验 APOGEE DR14–DR12 差异与 APOGEE DR14–LAMOST（校准至 DR12）差异之间的相关性，以评估校准一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 APOGEE DR14 与 LAMOST DR3 之间的视向速度系统性偏差与散射是多少？
• RQ2 对于共同恒星，APOGEE DR14 与 LAMOST DR3 的有效温度、表面重力和 [Fe/H] 值如何比较？
• RQ3 通过 The Cannon 将 LAMOST 参数校准至 APOGEE DR12 标准时，其与真实 APOGEE DR14 参数的吻合程度如何？
• RQ4 参数偏差是否依赖于有效温度或金属量？
• RQ5 如果 LAMOST 校准正确，APOGEE DR14–DR12 与 APOGEE DR14–LAMOST（校准至 DR12）参数差异之间是否存在相关性？

主要发现

• APOGEE DR14 与 LAMOST DR3 之间的视向速度偏差为 4.54 ± 0.03 km s⁻¹，标准差为 5.8 km s⁻¹，表明 APOGEE 的视向速度系统性偏高。
• 有效温度偏差为 13 K，标准差为 155 K，表明两巡天之间存在中等程度的一致性。
• [Fe/H] 偏差为 0.06 dex，标准差为 0.13 dex，表明一致性尚可但不完美。
• 比较 APOGEE DR14 红巨星与 LAMOST DR3 时，表面重力偏差为 0.14 dex，标准差达 0.25 dex，表明散射较大。
• 在 T_eff 或 [Fe/H] 方面，未发现 APOGEE DR14–DR12 与 APOGEE DR14–LAMOST（校准至 DR12）差异之间存在显著相关性，表明 LAMOST/Cannon 校准与 APOGEE DR12 尚未完全一致。
• 对于有效温度 > 4800 K 且表面重力在 2.0 至 2.8 dex 之间的恒星，观测到 APOGEE DR14–DR12 与 LAMOST–DR12 表面重力偏差之间存在微弱相关性，可能源于 Kepler 项目共享的地震重力校准。