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LAMOST为星表“提纯”

2019-12-21

LAMOST为星表“提纯”

将恒星按光度和温度分类的HR图。图中最右边赤色的星即为M型星,右上角为M巨星,右下角为M矮星,两者光度相差1百万倍。

在地理学上,M巨星能够被用来对银河系的晕结构做示踪,一套纯洁而完好的M型星星表关于展示银河系的纤细结构至关重要。但是,因为光谱样本的缺失,之前的样本首要是经过测光巡天数据获得,选择办法首要依据近红外色彩选择,该办法在确保样本纯洁度的一起难以统筹样本的齐备性。

近来,我国科学院上海地理台副研讨员钟靖和西华师范大学博士李静等人,与美国LSST项目及智利大学研讨团队协作,运用郭守敬望远镜DR5发布的900多万光谱数据,选择得到了一个现在世界上最大的M型星增值星表,选择出了39796颗M巨星和501152颗M矮星。点评后M巨星和M矮星样本的污染率分别为4.6%和0.48%。

该项研讨成果近期宣布在《天体物理学报增刊》上。

污染的烦恼

钟靖告知《我国科学报》,M型星是外表温度小于4000K的一类低温恒星,依据光度和外表重力的不同又分为M巨星和M矮星两种恒星类型,它们各自具有不同的物理性质和研讨价值。

M矮星又称红矮星,是一类小质量的主序恒星,约占银河系总恒星数目的70%。因为其体积小、光度低,只能在太阳邻域1~2 kpc的规模内被观测到,十分适协作为研讨太阳邻域化学、动力学特征的示踪天体。此外,该型恒星也是现在人类搜索系外行星、寻觅宜居天体的抢手观测方针,关于行星科学的相关研讨具有重要含义。

而M巨星是中小质量主序恒星演化到晚期的产品,其光度约为太阳的1000~10000倍,是世界中最为亮堂的一类恒星。在平等观测条件下,M巨星的勘探间隔是M矮星的成百上千倍,是研讨银河系外盘和外晕结构的抱负示踪天体,对提醒银河系的构成和演化前史具有重要作用。

李静告知《我国科学报》, 在LAMOST数据发布之前,M型星的数据多是从望远镜巡天的测光数据获得的。比如说当2微米全天巡天宣布数据的时分,美国科学家 Majewski就想从这个巡天数据里把M巨星挑出来,这样能够用大样本数据做银河系晕的结构。但是,Majewski发现,他的星表遭受了M矮星的污染。

钟靖说,这是因为一切的大样本都是依据必定的算法经过计算机选出来的,因为光谱样本的信噪比不相同,光谱特征也不完全相同,因此必然会存在过错选择的问题,即星表的污染。样本的污染率也成为衡量样本好坏的重要标志。

LAMOST和Gaia

2015年,LAMOST获得的第一批巡天光谱数据正式对全世界发布。作为现在世界上光谱获取率最高的大望远镜,LAMOST能够以每年百万条的速度获取高质量光谱。这关于地理学家们来说是个振奋人心的音讯。

钟靖说,LAMOST巡天数据的最大优势便是光谱数目多、光谱掩盖规模宽,这样能够找到许多稀有的恒星类型。并且,之前首要是用测光来区别M型星样本,现在有了光谱,能够得到的信息更多,因此更简单区别M型星样本。这项研讨不但从光谱中选择了M型星样本,还进一步运用Gaia数据对样本中的污染进行了详尽研讨,得到了一个更为纯洁的M型星光谱样本。

Gaia最大的含义在于供给了十分高精度的天体间隔丈量数据,这个数据能够用来估量天体的间隔,并且精度比现在高许多,而间隔是了解恒星性质的一个十分重要的参数,知道了间隔就能知道恒星的光度,从而知道恒星的性质,把不属于M型星的恒星除掉洁净。此外,Gaia还给出了十分高精度的恒星色彩,而色彩也是反映恒星温度和金属丰度的一个重要参量。

但是,钟靖等人发现,即便是光谱选择出来的样本,也不是十分洁净的。有没有其他的办法能够进一步提纯样本呢?

被算法摆开的样本

2016年一次很偶尔的时机,李静发现,把处于近红外波段的2MASS数据和红外波段的广角红外巡天数据结合起来运用,对测光数据得到的样本有很好的提纯作用。

这次用相同的办法,李静又发现,这种办法还能进一步把M巨星和M矮星的光谱样本提纯,将WISE数据作为横坐标,2MASS数据作为纵坐标,原本在一个波段上堆叠在一起的恒星样本一会儿被分开了。

终究,运用LAMOST DR5发布的900多万光谱数据和改善的算法,研讨团队选择得到了一个现在世界上最大的M型星增值星表,选择出了39796颗M巨星和501152颗M矮星。

经过点评,新样本M巨星和M矮星的样本污染率分别为4.6%和0.48%。

比较于此前30%~40%的污染率, 这个成果十分优异。 审稿人点评道。

钟靖说,有了这个比较纯洁的星表,科学家们能够在其基础上测验经过机器学习办法来确认恒星的大气参数,包含外表温度、外表重力加速度和金属丰度,也能够运用这个样原本搜索银河系星流的成员星,经过这些成员星在速度空间和方位空间的散布来研讨银河系对矮星系的吸积并合前史。别的,还能够运用这个样本测验发现银河系中更多的星流结构。

相关论文信息:https://doi.org/10.3847/1538-4365/ab3859

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