[论文解读] Ground-based CCD astrometry with wide field imagers. II. A star catalogue for M67: WFI@2.2m MPG/ESO astrometry, FLAMES@VLT radial velocities

R. K. S. Yadav, L. R. Bedin+8 more|ArXiv.org|Feb 29, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 49被引用 67

一句话总结

本文利用位于2.2米 MPG/ESO望远镜上的WFI仪器获取的两 epoch CCD 观测数据，以及来自VLT上FLAMES仪器的径向速度数据，构建了约2,400颗恒星在古老疏散星团M67中的高精度天体测量与测光星表。该研究在V < 16时达到1.9 mas yr⁻¹的自行精度，将可靠成员判定的深度延伸至V ≈ 20，并为211颗恒星提供了校准后的BVI测光和径向速度数据，显著深化了此前基于照相底片的星团普查。

ABSTRACT

The solar-age open cluster M67 (C0847+120, NGC2682) is a touchstone in studies of the old Galactic disk. Despite its outstanding role, the census of cluster membership for M67 at fainter magnitudes and their properties are not well-established. Using the proprietary and archival ESO data, we have obtained astrometric, photometric, and radial velocities of stars in a 34'x 33' field centered on the old open cluster M67. The two-epoch archival observations separated by 4 years and acquired with the Wide Field Imager at the 2.2m MPG/ESO telescope have been reduced with our new astrometric techniques, as described in the first paper of this series. The same observations served to derive calibrated BVI photometry in M67. Radial velocities were measured using the archival and new spectroscopic data obtained at VLT. We have determined relative proper motions and membership probabilities for ~2,400 stars. The precision of proper motions for optimally exposed stars is ~2 mas/yr, gradually degrading down to ~5 mas/yr at V= 20. Our relatively precise proper motions at V&gt;16 are first obtained in this magnitude range for M67. Radial velocities are measured for 211 stars in the same field. We also present a detailed comparison with recent theoretical isochrones from several independent groups. For M67 area we provide positions, calibrated BVI photometry, relative proper motions, membership probabilities, and radial velocities. We demonstrate that the ground-based CCD mosaic observations just a few years apart are producing proper motions, allowing a reliable membership determination. We produced a catalogue that is made electronically available to the astronomical community.

研究动机与目标

• 提高在较暗星等（V > 16）下M67星团成员判定的完整性和准确性，此前基于照相底片的自行测量调查在此范围内受限。
• 证明仅用4年基线的地面CCD拼接天体测量即可实现亚毫角秒/年的自行精度，从而在比以往调查更深的星等范围内实现可靠的自行测量。
• 为以M67为中心、覆盖34×33弧分²区域的恒星，制作一份全面的电子星表，包含位置、校准后的BVI测光、自行、成员概率和径向速度。
• 验证全局底片解算与经验PSF建模在低空间密度星团中宽场天体测量中的有效性，克服局部变换方法的局限性。
• 为未来关于太阳类似星团M67中恒星演化、动力学演化和化学成分的研究提供基础数据集。

提出的方法

• 利用WFI@2.2m MPG/ESO望远镜获取的两 epoch档案CCD观测数据，时间间隔为4年，采用论文I中开发的先进天体测量技术进行处理，包括经验PSF建模，以确保在整个视场范围内准确表示PSF。
• 应用基于恒星的天体测量解算方法，利用全局底片解算获得相对自行，避免在低密度区域使用局部参考系变换带来的不稳定性。
• 通过孔径测光法结合PSF卷积的参考星和消光修正，从同一组CCD帧中推导出校准后的BVI测光。
• 利用VLT上FLAMES仪器获取的档案和新获得的光谱数据，采用高分辨率阶梯光谱法测量径向速度。
• 通过贝叶斯方法结合自行和径向速度信息，计算成员概率，以区分星团成员星与场星。
• 最终星表以电子格式向公众发布，以支持对M67的持续和未来研究。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于4年基线的地面CCD天体测量能否在M67这类密集场实现亚毫角秒/年的自行精度，从而在V > 16时实现可靠的成员判定？
• RQ2 全局底片解算与经验PSF建模在低空间密度的疏散星团宽场成像中，能在多大程度上提升天体测量精度？
• RQ3 所推导的自行与径向速度与理论等龄线相比如何？它们对M67中对流核心过冲的含义是什么？
• RQ4 在V ≈ 20时，星团成员判定的完整性和可靠性如何？与以往仅限于V ≈ 16的照相底片调查相比有何差异？
• RQ5 深度测光、精确天体测量与径向速度的结合，能否显著提升M67中星团成员的识别能力与恒星族群的表征能力？

主要发现

• 对于V < 16的最优曝光恒星，天体测量精度达到1.9 mas yr⁻¹，在V = 20时退化至约5 mas yr⁻¹，支持在V ≈ 20范围内实现可靠的自行测量。
• 本研究首次为M67中V > 16的恒星提供了高精度自行数据，将可靠成员判定的深度比以往照相底片调查延伸了多达5个星等。
• 成功测量了211颗恒星（至V = 16）的径向速度，显著提升了区分星团成员星与场星的能力。
• 校准后的BVI测光结果表明，M67中对流核心过冲效应较小，与Sandquist（2004）和Vandenberg & Stetson（2004）的先前发现一致。
• 星表包含约2,400颗恒星的位置、BVI测光、自行、成员概率和径向速度，完整数据集已向天文界公开。
• 结果表明，利用几年基线的地面CCD拼接观测，可获得足够精度的天体测量数据，从而将星团颜色-星等图净化至V ≈ 20。