[论文解读] Precise radial velocities of giant stars. III. Spectroscopic stellar parameters

S. Hekker, J. Meléndez|ArXiv.org|Sep 7, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 40被引用 148

一句话总结

本研究利用利克天文台径向速度调查获得的高分辨率、高信噪比光谱，对380颗G型和K型巨星统一推导了光谱恒星参数——有效温度、表面重力、金属量和旋转速度。作者通过应用激发态平衡与电离平衡并结合模型大气，实现了结果的一致性，并通过FWHM测量校准了旋转速度，发现与文献相比有效温度和log g存在系统性偏差，同时证实了系外行星宿主巨星的金属量提高了0.13 ± 0.03 dex。

ABSTRACT

Context: A radial velocity survey of about 380 G and K giant stars is ongoing at Lick observatory. For each star we have a high signal to noise ratio template spectrum, which we use to determine spectroscopic stellar parameters. Aim: The aim of this paper is to present spectroscopic stellar parameters, i.e. effective temperature, surface gravity, metallicity and rotational velocity for our sample of G and K giant stars. Methods: Effective temperatures, surface gravities and metallicities are determined from the equivalent width of iron lines. Rotational velocities are determined from the full width at half maximum (FWHM) of moderate spectral lines. A calibration between the FWHM and total broadening (rotational velocity and macro turbulence) is obtained from stars in common between our sample and the sample from Gray (1989). Results: The metallicity we derive is essentially equal to the literature values, while the effective temperature and surface gravity are slightly higher by 56 K and 0.15 dex, respectively. Our rotational velocities are comparable with the ones obtained by Gray (1989), but somewhat higher than the ones obtained by de Medeiros & Mayor (1999), consistent with the different diagnostics used. Conclusions: We are able to determine spectroscopic stellar parameters for about 380 G and K giant stars in a uniform way (112 stars are being analysed spectroscopically for the first time). For stars available in the literature, we find reasonable agreement between literature values and values determined in the present work. In addition, we show that the metallicity enhancement of companion hosting stars might also be valid for giant stars, with the planet-hosting giants being 0.13 +/- 0.03 dex (i.e. 35 +/- 10%) more metal-rich than our total sample of stars.

研究动机与目标

• 为大量G型和K型巨星确定精确的光谱恒星参数——有效温度、表面重力、金属量和旋转速度。
• 通过应用激发态平衡与电离平衡并结合模型大气，提高恒星参数测定的一致性并减少系统性误差。
• 利用中等谱线的FWHM测量与总线宽（vsini + 宏观湍流）之间的校准关系，以及宏观湍流关系，校准旋转速度，确保与先前研究的兼容性。
• 调查是否如主序星中所见，系外行星宿主巨星表现出增强的金属量。
• 为此前未进行光谱分析的112颗恒星首次提供统一的参数集。

提出的方法

• 通过在LTE模型大气下对铁线等效宽度施加激发态平衡与电离平衡，确定有效温度、表面重力和金属量。
• 利用与Gray（1989）研究中共同恒星得出的FWHM与总线宽（vsini + 宏观湍流）之间的校准关系。
• 基于Gray（2005）的温度依赖关系估算宏观湍流，对光度级III和IV分别建立独立校准。
• 根据log g和T_eff确定光度级，以选择合适的宏观湍流关系。
• 通过与文献值的1:1对比验证结果，尤其关注T_eff、log g和vsini。
• 使用利克径向速度调查提供的高分辨率、高信噪比模板光谱，以确保测量精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 本研究推导的G型和K型巨星的光谱恒星参数与文献值相比是否存在系统性偏差？
• RQ2 拥有系外行星的巨星金属量是否显著高于未宿主行星的巨星？
• RQ3 通过FWHM测量获得的旋转速度与交叉相关法或傅里叶变换法的结果相比如何？
• RQ4 模型大气的不确定性在较冷巨星中对T_eff和log g测定的影响程度如何？
• RQ5 能否为大量巨星（包括此前未分析的恒星）建立一致且统一的参数集？

主要发现

• 本研究推导的有效温度比文献值高出约56 K，且在较冷恒星中偏差最大。
• 表面重力值比文献值高0.15 dex，与温度偏移一致。
• 金属量测量与文献值高度一致，表明金属量标度无严重系统性误差。
• 旋转速度与Gray（1989）的结果一致，但系统性高于de Medeiros & Mayor（1999）的结果，原因在于诊断方法的差异。
• 系外行星宿主巨星的平均金属量比整体样本高出0.13 ± 0.03 dex，支持演化恒星中金属量与行星存在的关联性。
• 对于112颗恒星，本研究首次提供了其光谱恒星参数分析，显著增强了巨星研究的统一数据集。