[论文解读] Fundamental Parameters of Nearby Stars from the Comparison with Evolutionary Calculations: Masses, Radii and Effective temperatures

Carlos Allende Prieto, David L. Lambert|ArXiv.org|Nov 2, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用 25

一句话总结

本文提出一种方法，通过将邻近恒星在颜色-星等图中的观测位置与理论恒星演化等龄线进行比较，推导其基本恒星参数——质量、半径和有效温度。利用依巴谷星表中距离太阳100秒差距内的17,219颗恒星的数据，该方法在半径上实现约6%的不确定度，质量上约8%，有效温度上约2%，并通过食双星和红外流量法进行了验证，表明对太阳金属丰度恒星具有高精度。

ABSTRACT

The Hipparcos mission has made it possible to constrain the positions of nearby field stars in the colour-magnitude diagram with very high accuracy. These positions can be compared with the predictions of stellar evolutionary calculations to provide information on the basic parameters of the stars: masses, radii, effective temperatures, ages, and chemical composition. The degeneracy between mass, age, and metallicity is not so large as to prevent a reliable estimate of masses, radii and effective temperatures, at least for stars of solar metallicity. The evolutionary models of Bertelli et al. (1994) predict those parameters finely, and furthermore, the applied transformation from the theoretical (log g-Teff) to the observational (Mv-B-V) plane is precise enough to derive radii with an uncertainty of ~ 6%, masses within ~ 8%, and Teffs within ~ 2% for a certain range of the stellar parameters. This is demonstrated by means of comparison with the measurements in eclipsing binaries and the InfraRed Flux Method. The application of the interpolation procedure in the theoretical isochrones to the stars within 100 pc from the Sun observed with Hipparcos provides estimates for 17,219 stars

研究动机与目标

• 使用恒星在颜色-星等图中的观测位置，估算邻近场星的基本恒星参数——质量、半径和有效温度。
• 通过与食双星和红外流量法的独立测量结果对比，评估恒星演化模型在反演这些参数时的可靠性。
• 量化在赫罗图中，对太阳金属丰度恒星而言，质量、年龄和金属丰度之间的退化程度。
• 利用依巴谷天体测量数据，将该方法应用于距离太阳100秒差距内的17,219颗恒星的大样本。

提出的方法

• 使用Bertelli等人（1994）的理论等龄线，覆盖质量范围0.1至100 M⊙，金属丰度范围[M/H] = -1.7至0.4，年龄范围4×10⁶至2×10¹⁰年。
• 利用模型大气（Kurucz 1992）和绝对星等修正，将理论的(log g – T_eff)平面转换为观测的(M_V – B–V)平面。
• 在理论等龄线中进行插值，以匹配观测到的颜色-星等位置并提取恒星参数。
• 通过独立测量进行方法验证：利用食双星系统测定质量与半径，利用红外流量法测定有效温度。
• 使用依巴谷星表获取距离太阳100秒差距内17,219颗恒星的精确视差和视星等。
• 通过与实测数据对比并评估理论平面与观测平面之间转换的系统性偏差，量化推导参数的不确定度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在使用演化模型时，能在多大程度上可靠地从颜色-星等图中恢复恒星质量、半径和有效温度？
• RQ2 对太阳金属丰度恒星而言，质量、年龄和金属丰度在确定恒星参数时的退化程度有多显著？
• RQ3 与食双星和红外流量法的实测结果相比，Bertelli等人（1994）的理论等龄线的准确性如何？
• RQ4 当将该方法应用于使用依巴谷数据的邻近恒星大样本时，推导出的恒星参数的不确定度是多少？
• RQ5 模型假设（如不透明度、对流处理方式和金属丰度）的差异如何影响从理论平面到观测平面的转换？

主要发现

• 与食双星测量结果相比，该方法在半径上的不确定度约为6%。
• 对于太阳金属丰度恒星，质量的不确定度约为8%。
• 与红外流量法验证后，有效温度的估计精度约为2%。
• 从理论(log g – T_eff)平面到观测(M_V – B–V)平面的转换足够精确，足以支持可靠地提取参数。
• 对于距离太阳100秒差距内的恒星，该方法成功利用依巴谷数据和Bertelli等人（1994）的等龄线，对17,219颗恒星进行了基本参数估计。
• 转换过程中出现的系统性偏差主要源于模型大气和绝对星等修正的差异，尽管Kurucz（1992）模型的表现尚可。