中國天文學家利用郭守敬和刻卜勒數據精確測量紅巨星質量和年齡

北京師範大學武雅倩等人精確測量了郭守敬望遠鏡和刻卜勒太空望遠鏡數據中紅巨星樣本的質量和年齡，並利用該樣本研究了恆星的質量和年齡與豐度之間的關係。

大樣本恆星年齡的準確估計對於理解星族的合成和銀河系的演化歷史有重要的作用。對於紅巨星而言，不能利用等年齡線匹配或者星震學的方法直接得到紅巨星的質量和年齡。而紅巨星又是研究銀河系結構很好的探針，由於它的光度很大，因而可以探測到很遠的距離，是研究銀河系結構的優質樣本。如何快速有效得到這些巨星的質量和年齡是非常重要的一步。

星震學是目前年齡測量中最準確的方法，當巨星的質量被準確確定後，由於恆星的主序時長與恆星的質量緊密相關，在給定金屬豐度下通過質量有效溫度表面重力加速度等信息的等年齡線匹配，由此得到的年齡的精度大約為兩成至三成。隨著CoRoT 、刻卜勒 、刻卜勒延展項目等太空望遠鏡數據的發布，迎來了星震學的黃金時代，目前得到了成千上萬顆巨星的星震學參數，這些參數為精確得到巨星質量和年齡提供了很大的幫助。郭守敬望遠鏡、APO銀河演化實驗等大樣本的巡天為這些星提供了精確的大氣參數和豐度信息，這些共同源成為大樣本測量巨星年齡的極佳數據。

截止2016 年6 月，郭守敬望遠鏡和刻卜勒太空望遠鏡項目獲取的一萬四千條郭守敬望遠鏡光譜具有了星震學信息，天文學家得到這些光譜較為準確的大氣參數和豐度信息，。同時修正了利用星震學參數推導質量半徑的經驗關係，改善了之前關係的系統差。在此基礎上，武雅倩等人對郭守敬望遠鏡和刻卜勒太空望遠鏡數據中紅巨星樣本的質量和年齡進行了精確測量，精度分別為7% 和25% ，武雅倩等人利用此樣本探討了恆星的年齡與豐度可能存在的關係。進一步選取了精度更好的一個子樣本作為訓練樣本，之後利用主成分分析的方法直接從郭守敬望遠鏡光譜中得到這些恆星的質量和年齡，同時利用碳豐度和氮豐度的信息構建了質量和年齡與豐度信息的關係式，得到了這些恆星的質量和年齡，且年齡的誤差都在23% 左右。

【圖、文：節錄自中國科學院國家天文台網頁；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的英國《皇家天文學會月刊》