郭守敬數據協助蓋亞衛星實現毫星等測光精度

中國科學院國家天文台博士生牛澤茜、劉繼峰研究員與北京師範大學苑海波副教授合作，利用郭守敬望遠鏡DR 7以及DR 5的恆星參數對蓋亞（Gaia）EDR3以及DR2的測光顏色分別進行精確修正，實現毫星等（milimagnitude）的測光精度。

恆星的星等和顏色作為最直接的觀測量，與恆星的溫度、化學元素豐富程度、質量等性質密切相關，是恆星內部性質的重要表面特徵。歐洲太空總署蓋亞衛星提供目前全天數量最多和精度最高的星等和顏色測量數據，是開展恆星物理及銀河系結構與演化等研究的利器。

為了覆蓋從6等到22等較寬的星等範圍，蓋亞衛星依據G星等亮度不同使用了不同的觀測模式，且G星等和BP、RP星等的終端儀器也有所區別。不同觀測模式間存在著天然的系統誤差，難以精確修正，限制了蓋亞數據本身應有的威力。

為了充分發揮蓋亞高精度測光數據特點，研究人員借助郭守敬大量恆星光譜資料，利用恆星顏色回歸方法（Stellar color regression）去精確修正蓋亞測光數據隨着星等及顏色變化的系統誤差。

研究人員首先將郭守敬與蓋亞數據進行交叉，從中選取觀測質量足夠高且消光值足夠小的數據，將它們分為主序矮星和紅巨星樣本，選擇其中G星等在13.3到13.7範圍內的恆星作為參考樣本，利用該參考樣本建立恆星大氣參數（有效溫度、金屬元素豐富程度、表面重力加速度）與內在顏色之間的關係。接著將該關係應用於全體樣本，改正塵埃效應以後，得到觀測顏色和模型顏色之差隨G星等的變化趨勢，並將這一趨勢作為修正曲線。

研究人員還討論了造成修正項的各個原因，和不同顏色間修正曲線的差異及其可能的原因。結果顯示，蓋亞DR2數據中不同觀測模式間轉換會帶來較為明顯的顏色轉變，整體最大差別可達二十毫星等。EDR3數據很大程度上減小各種誤差，但整體趨勢仍然可見。經過修正後的顏色精度可以達到一毫星等，這樣的測光數據精度有助於進一步利用蓋亞數據研究個體恆星和群體樣本的統計性質。該成果是郭守敬和蓋亞強強聯手提升數據精度的實例典範。

【圖、文：節錄自中國科學院國家天文台2021年5月7日新聞公佈；新聞資訊由林景明提供】

Gaia EDR3 = Gaia Early Data Release 3 = 蓋亞第三批早期發佈數據