[论文解读] Theoretical isochrones in several photometric systems I. Johnson-Cousins-Glass, HST/WFPC2, HST/NICMOS, Washington, and ESO Imaging Survey filter sets

L. Girardi, G. Bertelli+6 more|CERN Bulletin|May 6, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 65被引用 742

一句话总结

本论文提出了多种测光系统（包括Johnson-Cousins-Glass、HST/WFPC2、HST/NICMOS、Washington和ESO成像调查）的理论全波段修正量和等龄线，采用更新的合成恒星谱与统一的零点转换形式化方法。主要贡献在于建立了一个全面、公开可用的恒星群体绝对星等与颜色数据库，涵盖多种滤光片系统，可实现对太阳系邻近区域以外的分辨恒星群体的精确建模。

ABSTRACT

We provide tables of theoretical isochrones in several photometric systems. To this aim, the following steps are followed: (1) First, we re-write the formalism for converting synthetic stellar spectra into tables of bolometric corrections. The resulting formulas can be applied to any photometric system, provided that the zero-points are specified by means of either ABmag, STmag, VEGAmag, or a standard star system that includes well-known spectrophotometric standards. Interstellar absorption can be considered in a self-consistent way. (2) We assemble an extended and updated library of stellar intrinsic spectra. It is mostly based on non-overshooting ATLAS9 models, suitably extended to both low and high effective temperatures. This offers an excellent coverage of the parameter space of Teff, logg, and [M/H]. We briefly discuss the main uncertainties and points still deserving more improvement. (3) From the spectral library, we derive tables of bolometric corrections for Johnson-Cousins-Glass, HST/WFPC2, HST/NICMOS, Washington, and ESO Imaging Survey systems (this latter consisting on the WFI, EMMI, and SOFI filter sets). (4) These tables are used to convert several sets of Padova isochrones into the corresponding absolute magnitudes and colours, thus providing a useful database for several astrophysical applications. All data files are made available in electronic form.

研究动机与目标

• 为Johnson-Cousins-Glass系统以外的测光系统提供理论全波段修正量和等龄线，这对于解释分辨恒星群体数据至关重要。
• 解决遥远星系中年轻、低金属量或超金属量恒星缺乏经验校准的问题，以及现代空间和地面望远镜所用新滤光片系统的问题。
• 开发一种自洽的形式化方法，将合成恒星谱转换为多种测光系统中的星等与颜色，使用标准化的零点（ABmag、STmag、VEGAmag或标准星系统）。
• 通过非过冲ATLAS9模型扩展并更新恒星谱库，覆盖广泛的$T_{\rm eff}$、$\log g$和[M/H]范围，以提高等龄线预测的准确性。
• 将所有推导出的数据——全波段修正量、等龄线和积分颜色——以电子格式公开发布，供天体物理研究使用。

提出的方法

• 推导出一种广义形式化方法，将合成恒星谱转换为全波段修正量与颜色变换，适用于任何具有指定零点定义（ABmag、STmag、VEGAmag或标准星系统）的测光系统。
• 构建并更新了主要基于非过冲ATLAS9模型的内在恒星谱库，扩展至低和高$T_{\rm eff}$范围，以覆盖完整的恒星参数范围。
• 为五个测光系统计算了全波段修正量：Johnson-Cousins-Glass、HST/WFPC2、HST/NICMOS、Washington和ESO成像调查（WFI、EMMI、SOFI）。
• 利用推导出的全波段修正量，将理论Padova等龄线转换为绝对星等与颜色，对星际消光与红化进行一致处理。
• 将所得数据整理为电子表格，并通过专用网站公开发布，提供结构化文件用于全波段修正量、等龄线以及单次爆发群体的积分颜色。
• 通过使用统一的谱库和零点定义，确保了不同系统间的一致性，从而实现可靠的不同测光系统之间的比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在包括未被经验校准覆盖的系统在内的多种测光系统中，准确地将理论等龄线转换为绝对星等与颜色？
• RQ2 不同滤光片透射曲线和零点系统（如ABmag与VEGAmag）对恒星群体观测颜色-星等图的影响是什么？
• RQ3 像WFI和HST仪器这样的新测光系统与Johnson-Cousins等标准系统相比，是否会产生显著不同的CMD？这些差异如何建模？
• RQ4 在Washington系统中的理论等龄线在多大程度上能再现观测到的红巨星中$C-T_1$颜色饱和现象（如LMC数据所示）？
• RQ5 同一套理论框架能否在多种测光系统中一致应用，以实现在河外恒星群体中可靠的群体合成与年龄-金属度分析？

主要发现

• 利用统一的谱库与形式化方法，成功计算了Johnson-Cousins-Glass、HST/WFPC2、HST/NICMOS、Washington和ESO成像调查系统的理论等龄线，实现了跨系统比较。
• Washington测光系统通过$C-T_1$颜色展现出优异的金属量敏感性，可清晰区分主序星至红巨星阶段的群体，且$C-T_1$在模型与LMC观测中均在约3.4处趋于饱和。
• Johnson-Cousins与WFI滤光片系统存在显著差异：WFI的短波长$B$和$V$滤光片导致$B-V$颜色分离程度较低，因此不能直接将Johnson-Cousins等龄线用于VEGAmag或ABmag系统的WFI数据。
• ABmag系统与VEGAmag系统相比，使等龄线在星等与颜色区间上发生偏移，凸显了在测光转换中保持一致零点定义的重要性。
• 该数据库包含金属量$[\text{Fe}/\text{H}] = -2.0$至$+0.5$的全波段修正量，$T_{\rm eff}$与$\log g$覆盖范围与图1所示区域一致，确保了广泛应用性。
• 所有数据——全波段修正量、等龄线和积分颜色——均以电子形式在http://pleiadi.pd.astro.it公开发布，并附有readme.txt文件中的详细文档说明。