[论文解读] Spitzer/IRAC Characterization of Galactic AGB Stars

M. Marengo, Joseph L. Hora+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2006

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

本论文利用保障时间观测（GTO），首次对银河系中渐近巨星支（AGB）恒星的斯皮兹勒/IRAC颜色进行了实证表征，提出一种通过PSF拟合测量饱和星等以获得精确通量的技术。主要贡献是为AGB恒星提供了经过校准的IRAC星等与颜色数据集，尽管存在复杂的分子吸收特征和变异性，仍可实现红外巡天中更准确的恒星识别。

ABSTRACT

The Spitzer Space Telescope and in particular its InfraRed Array Camera (IRAC) is an ideal facility to study the distribution of AGB stars in our own and other galaxies because of its efficiency in surveying vast areas of the sky and its ability to detect sources with infrared excess. The IRAC colors of AGB stars, however, are not well known because cool stars have numerous molecular absorption features in the spectral region covered by the IRAC photometric system. The presence and strength of these features depends on the chemistry of the stellar atmosphere and the mass loss rate and can change with time due to the star's variability. To characterize the IRAC colors of AGB stars, we are carrying out a Spitzer Guaranteed Time Observation program to observe a sample of AGB stars with IRAC. The results will be made available to the community in the form of template magnitudes and colors for each target with the goal of aiding the identification of AGB stars in already available and future IRAC surveys. We present here the first results of this project.

研究动机与目标

• 解决由于复杂分子吸收特征和变异性导致的AGB恒星可靠IRAC颜色数据缺乏的问题。
• 利用直接的斯皮兹勒/IRAC观测，验证并交叉校准ISO SWS光谱的AGB恒星数据。
• 开发一种基于PSF拟合的高精度测光技术，用于测量饱和AGB恒星的通量，以克服仪器饱和问题。
• 生成一个面向科学界开放获取的AGB恒星在IRAC波段的模板星等与颜色数据目录。
• 通过表征其独特的颜色-颜色分布，区分IRAC巡天中的AGB恒星与其他红恒星。

提出的方法

• 对52颗已知距离和质量损失率的AGB恒星（O型富氧化物、碳星、S型星及M型超巨星）进行了斯皮兹勒/IRAC的保障时间观测（GTO）。
• 在相隔两个月的两个历元进行观测，以评估变异性对IRAC颜色的影响。
• 开发了一种PSF减去技术，利用明亮恒星获得的模型PSF，对饱和AGB恒星的通量测量精度达到1–3%。
• 利用已知星等的织女星校准PSF模型，实现独立于标准IRAC校准的绝对通量校准。
• 将155个源的ISO SWS光谱与IRAC波段响应函数卷积，生成合成IRAC颜色用于比较。
• 使用DUSTY和Groenewegen的辐射转移模型，解释观测到的颜色，并评估分子特征的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 AGB恒星的IRAC颜色如何因分子吸收特征（如碳星在3.6 μm波段的C2H2和HCN）而偏离简单红化光球模型？
• RQ2 在变星AGB恒星中，IRAC颜色在脉动相位上的变化程度如何？
• RQ3 对最亮的AGB恒星，IRAC图像的PSF拟合能否实现1–3%精度的通量测量？
• RQ4 理论模型（DUSTY和Groenewegen）在多大程度上能再现观测到的IRAC颜色，特别是具有强C3吸收的碳星？
• RQ5 O型富氧化物AGB恒星、碳星、S型星和M型超巨星的IRAC颜色-颜色特征有何区别？

主要发现

• AGB恒星的IRAC颜色显著受分子吸收特征影响，例如碳星在3.6 μm波段的C2H2和HCN吸收导致[3.6]–[4.5]颜色比预期更蓝。
• 碳星表现出异常的[4.5]–[5.8]颜色，低至−0.5 mag，这是由于5.8 μm处的瞬态C3吸收所致，其强度随脉动相位变化。
• PSF拟合技术在饱和AGB恒星的通量测量中实现了1–3%的精度，且不依赖于标准IRAC校准。
• ISO SWS光谱生成的合成颜色与首次观测的IRAC数据高度吻合，验证了SWS数据在颜色预测中的可用性。
• 使用真实恒星大气模型的Groenewegen模型比使用黑体中心源的DUSTY模型更准确地再现了观测颜色。
• 高质损率的O型富氧化物AGB恒星表现出强烈的红外超量，尤其在[3.6]–[8.0]颜色上；S型星和M型超巨星的颜色与M型AGB恒星相似。