中國天文學家用新方法精確計算郭守敬數據紅巨星的恆星參數


中國科學院國家天文台章博博士、劉超研究員和鄧李才研究員等利用基於支持向量回歸方法構建了恆星參數機器(Stellar Label Machine,簡稱 SLAM),並利用SLAM精確計算了郭守敬 DR5低分辨率光譜中約一百萬紅巨星的恆星參數。

精確獲取恆星參數信息為加深人們理解銀河係以及河外星系的形成與演化、元素增豐歷史等奠定了重要基礎。隨著郭守敬等各種大型光譜巡天項目的開展,截止目前天文學家已經獲取了上千萬條恆星光譜,因此精確計算大量恆星光譜的參數成為天文學家一個非常重要和關鍵的任務。

2015年,梅利莎·內斯(Melissa Ness)等人提出了數據驅動䁥稱「大砲」The Cannon的算法來計算恆星參數,這種方法的優勢是可以容易地在不同光譜巡天之間相互定標恆星參數。章博等人發現該方法存在一定的局限性:只能對很窄的參數範圍內的恆星進行建立模型(例如有效溫度從5500K-3800K),而無法擴展到更寬範圍。

因此章博等人提出利用支持向量回歸(一種非參數化回歸模型)來改進這種數據驅動的恆星參數計算方法,構建了恆星參數機器方法。經測試,恆星參數機器方法在寬參數範圍內展示出優越的性能,使到光譜巡天的相互定標不再受到參數範圍的限制。章博等人挑選了阿帕奇點天文台銀河演化實驗(Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment,簡稱 APOGEE) DR15和郭守敬 DR5低分辨率光譜的共同觀測源(主要是紅巨星),以這些源的郭守敬光譜和APOGEE提供的恆星參數作為訓練,利用恆星參數機器計算了郭守敬 DR5低分辨率光譜中約一百萬紅巨星恆星參數,包括有效溫度、表面重力、整體金屬豐度、α-元素豐度、碳元素豐度和氮元素豐度。

在高信噪比(SNRg)大過一百時,恆星參數機器計算出的恆星有效溫度、表面重力、整體金屬豐度、α-元素豐度、碳元素豐度和氮元素豐度的精度分別達到49 K、0.10 dex、0.037 dex、0.026 dex、0.058 dex 和0.106 dex。這體現了恆星參數機器方法相較於「大砲」算法的巨大優勢。 恆星參數機器方法為開展銀河系的科學研究提供了非常有力的工具。

【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】

發表評論

Verified by MonsterInsights