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

A. Frasca, J. Molenda‐Żakowicz+8 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 93被引用 56

一句话总结

本研究利用ROTFIT流程对61,753个LAMOST-Kepler光谱进行了同质性光谱分析，推导出恒星参数（Teff, log g, [Fe/H], RV, vsini）和色球层活动指标（Hα和Ca ii IRT的流量）。研究识别出442颗色球层活跃恒星，包括一颗可能正在吸积的天体，并揭示了活动性与自转周期之间存在显著依赖关系；Teff和RV的测量精度得到提升，但金属贫乏恒星和log g存在系统性偏差，需通过校正关系进行修正。

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.

研究动机与目标

• 为开普勒目标提供一个同质性、大规模的恒星参数光谱星表，以支持恒星性质的统计研究。
• 利用低分辨率LAMOST光谱中的发射线指标（Hα和Ca ii IRT）识别色球层活跃恒星。
• 评估ROTFIT流程在低信噪比、低分辨率光谱上推导恒星参数（Teff, log g, [Fe/H], RV, vsini）的准确性和可靠性。
• 通过与高分辨率文献数据对比，对金属贫乏恒星和演化后恒星的[Fe/H]和log g系统性偏差进行校正。
• 利用开普勒的高精度光变光度法测得的自转周期，探索色球层活动与自转速率之间的相关性。

提出的方法

• 将ROTFIT流程适配用于分析开普勒目标的低分辨率LAMOST光谱，采用Indo-US恒星库作为模板光谱。
• 通过全波段（3800–9000 Å）光谱合成拟合，匹配观测光谱与合成模板，推导出Teff, log g, [Fe/H], RV和vsini。
• 利用NextGen合成光谱计算Hα和Ca ii IRT线处的连续谱流量，以校正大气参数依赖性，实现从等效宽度到流量的转换。
• 利用高分辨率巡天（如Apokasc, Saga）的文献数据验证和校准推导出的参数，尤其针对金属贫乏和演化后恒星。
• 通过Hα和Ca ii IRT线的过量发射识别活跃恒星，使用推导出的log g和[Fe/H]值对流量进行校正。
• 基于与文献值的差异，对[Fe/H]和log g应用校正关系，尤其针对金属贫乏和巨星类恒星。

实验结果

研究问题

• RQ1 ROTFIT流程在低分辨率、低信噪比的LAMOST光谱上，对开普勒目标恒星参数（Teff, log g, [Fe/H], RV, vsini）的推导精度如何？
• RQ2 色球层活动（Hα和Ca ii IRT流量）在开普勒目标样本中的分布特征是什么？其与自转周期有何相关性？
• RQ3 [Fe/H]和log g值中的系统性偏差在多大程度上影响参数可靠性？是否可被校正？
• RQ4 尽管光谱分辨率较低，LAMOST-Kepler巡天能否探测到双星或快速旋转恒星？
• RQ5 推导出的大气参数与高分辨率文献值相比如何？主要的偏差来源是什么？

主要发现

• 本研究对51,385颗唯一恒星的61,753条光谱推导出恒星参数，平均不确定度为：RV 12 km s⁻¹，Teff 1.3%，log g 0.05 dex，[Fe/H] 0.06 dex。
• 最终精度为：RV ~14 km s⁻¹，Teff ~3.5%，log g ~0.3 dex，[Fe/H] ~0.2 dex，Teff与文献值高度一致。
• 在金属贫乏恒星中发现[Fe/H]存在系统性偏差，在log g中亦发现偏差，已通过与文献对比建立的经验关系进行校正。
• 共识别出442颗色球层活跃恒星，包括一颗可能正在吸积的天体，依据为Hα和Ca ii IRT流量增强。
• RV分布呈非对称性，低金属度区域负速度过剩，可能源于运动学子结构或选择效应。
• 成功识别出稀有天体，如变RV恒星、超快旋转星（如vsini ~220 km s⁻¹），以及复合光谱（如KIC 9542218，包含热星与冷星成分）。