[论文解读] Stellar physical parameters from Str ömgren photometry. Application to the young stars in the Galactic anticenter survey

M. Monguió, F. Figueras+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 29被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于模型的新方法，利用理论大气与演化模型，从斯特罗姆伦测光中推导恒星物理参数，以改进OBA型星的距离和消光估计。该方法纠正了经验校准中的系统性偏差，显示新方法的测光距离比经典校准结果大约20%，且更准确，与依巴谷视差的吻合度更高。

ABSTRACT

Aims. The aim is to derive accurate stellar distances and extinctions for young stars of our survey in the Galactic anticenter direction using the Strömgren photometric system. This will allow a detailed mapping of the stellar density and absorption toward the Perseus arm. Methods. We developed a new method for deriving physical parameters from Strömgren photometry and also implemented and tested it. This is a model-based method that uses the most recent available stellar atmospheric models and evolutionary tracks to interpolate in a 3D grid of the unreddened indexes [m1], [c1] and Hbeta. Distances derived from both this method and the classical pre-Hipparcos calibrations were tested against Hipparcos parallaxes and found to be accurate. Results. Systematic trends in stellar photometric distances derived from empirical calibrations were detected and quantified. Furthermore, a shift in the atmospheric grids in the range Teff=[7000,9000]K was detected and a correction is proposed. The two methods were used to compute distances and reddening for about 12000 OBA-type stars in our Strömgren anticenter survey. Data from the IPHAS and 2MASS catalogs were used to complement the detection of emission line stars and to break the degeneracy between early and late photometric regions. We note that photometric distances can differ by more than 20%, those derived from the empirical calibrations being smaller than those derived with the new method, which agree better with the Hipparcos data.

研究动机与目标

• 利用斯特罗姆伦测光，为银河系银河南极方向的年轻OBA型星推导精确的恒星距离与消光。
• 解决将太阳邻域数据外推至大距离时，现有经验校准中存在的系统性偏差。
• 开发并验证一种基于现代理论大气与演化网格的模型方法，以改进物理参数的推导。
• 利用12,000颗OBA星的大样本，绘制英仙臂方向的恒星密度与消光分布。
• 通过补充IPHAS与2MASS数据，解决测光区域的退化问题，并识别发射线星。

提出的方法

• 该方法使用三个无消光的测光指数：$[m_1]$、$[c_1]$ 和 $H\beta$，在理论恒星大气模型生成的无消光颜色三维网格中进行插值。
• 采用Castelli & Kurucz (2006) 的大气模型网格与Bertelli et al. (2008) 的演化轨迹，推导 $T_{\text{eff}}$、$\log g$、$M_V$ 与 $BC$。
• 通过 $M_V$ 与视星等计算测光距离，并利用考虑观测不确定性的蒙特卡洛模拟估算误差。
• 对大气网格中的 $H\beta$ 指数进行校正，以解决7000–9000 K温度区间内存在的 $T_{\text{eff}}$ 相关偏差。
• 通过与依巴谷视差对比验证该方法，显示其在准确性上优于经典经验校准。
• 利用IPHAS与2MASS数据，通过 $H\beta$ 与 $(r-H\alpha)$ 指数识别发射线星，并解决测光区域的退化问题。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于大距离处的OBA星，基于经验校准推导的测光距离与依巴谷视差相比如何？
• RQ2 当将经典经验校准应用于银河南极方向的遥远年轻星时，存在何种系统性偏差？
• RQ3 与经验方法相比，理论模型驱动的方法在多大程度上提升了恒星物理参数推导的准确性？
• RQ4 当前大气网格中 $H\beta$ 指数在7000–9000 K范围内的影响，如何导致推导温度与距离的偏差？
• RQ5 结合斯特罗姆伦测光与IPHAS及2MASS数据，对发射线星检测与测光退化问题的解决有何影响？

主要发现

• 在基于经验校准推导的测光距离中，发现高达30%的系统性偏差，A型星的距离被系统性低估。
• 新基于模型的方法得到的测光距离平均比经验校准结果大约20%，且与依巴谷视差的吻合度更高。
• 在 $T_{\text{eff}}$ 为7000–9000 K的范围内，识别出Castelli & Kurucz (2006) 大气网格中 $H\beta$ 指数存在显著偏移，导致距离偏差，该偏差已在基于模型的方法中得到校正。
• 基于模型的方法通过蒙特卡洛误差估计过程严格传播观测不确定性，显著降低了距离误差。
• 两种方法得到的消光值几乎完全一致，差异始终低于0.02 mag，表明消光估计具有高度一致性。
• 约5%的具有IPHAS数据的恒星，通过 $r-H\alpha$ 与 $H\beta$ 判据被分类为发射线星，显著提升了星表的完整性。