测量FGK型恒星金属丰度的方法及滤光片V技术

本发明专利技术涉及天文测量领域，提供了一种测量FGK型恒星金属丰度的方法及滤光片v

Method for measuring metallicity of type FGK stars and filter VSAGE

The invention relates to the field of astronomical measurement, provides a method for measuring metal abundance of FGK type stars and a filter vSAGE. The center wavelength of the filter is 395 nm, and the bandwidth of the filter is 29 nm. The filter can cover the CaII H&K absorption line, accurately measure the absorption line and effectively measure the metal abundance of the stars. The measurement methods include: observing and data processing for FGK type stars and flow standard stars; fitting atmospheric extinction curve and flow calibration for stars to be measured; fitting the relationship between color and metal abundance of (vSAGE_g(g_i) [Fe/H]; and calculating the metal abundance of stars to be measured by photometry. The invention has high observation efficiency for FGK type stars, simple measurement method of metal abundance, and can measure the metal abundance of all FGK type stars in the observation field at one time. Compared with the traditional method, the method has fast speed and no selective effect, so it is suitable for the measurement and statistics of metal abundance of large sample stars.

【技术实现步骤摘要】
测量FGK型恒星金属丰度的方法及滤光片vSAGE
本专利技术涉及天文测量
，具体涉及一种测量FGK型恒星金属丰度的方法及滤光片vSAGE。
技术介绍
FGK型恒星金属丰度的测量有很多方法，传统的是利用光谱的观测，测量Fe线的强度，并假设局部热动平衡LTE进行计算，也可以根据一些其它对金属丰度比较敏感的谱线测量，如CaIIH&K线(393.4/396.8nm)，CaII的三重线(849.8/854.2/866.2nm)等吸收线进行测量。但是对于光谱观测，需要耗费较多的观测时间，而传统的测光系统如Johnson-CousinUBVRI和SDSSugriz因为带宽太宽，对于谱线并不敏感。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种测量FGK型恒星金属丰度的方法及滤光片vSAGE，该滤光片为特殊设计的vSAGE波段滤光片，通过该滤光片可准确反映FGK型恒星的金属丰度。本专利技术通过如下技术方案实现：一种有效测量FGK型恒星金属丰度的滤光片vSAGE，该滤光片vSAGE中心波长位于395nm,滤光片带宽29nm，能很好覆盖CaIIH&K吸收谱线，测量该吸收谱线，该吸收谱线的等值宽度和恒星的金属丰度有很好的相关性，通过测量该谱线的强度从而对恒星的金属丰度进行有效测量，确定所述FGK型恒星的金属丰度。一种测量FGK型恒星金属丰度的方法，包括如下步骤：步骤一、对待测FGK型恒星进行观测和数据处理；步骤二、对流量标准星进行观测和处理；步骤三、拟合大气消光曲线并对待测恒星进行流量定标；步骤四、对“(vSAGE-g)-(g-i)颜色～金属丰度关系[Fe/H]”进行拟合；步骤五、通过测光方法求出待测恒星的金属丰度。进一步的，步骤一具体包括：步骤1.1)获取望远镜的本底图像、多波段的平场图像、暗场图像；所述多波段为vSAGE/g/i波段；步骤1.2)利用望远镜对待测FGK型恒星进行观测，观测时使用vSAGE波段滤光片以及g/i波段滤光片分别进行观测；控制曝光时间，实时检查星像的点扩散函数PSF轮廓，保障其不拉长、不出现虚焦；步骤1.3)合并本底图像，对所有待测FGK型恒星的观测图像进行本底改正，消除探测器及光电观测设备的偏置电压及不均匀性影响；对于观测的待测恒星图像，要减去合并好的当晚的本底图像；步骤1.4)进行暗场改正，消除探测器上暗电流的影响；步骤1.5)进行平场改正，消除光学系统照明和CCD探测器像素响应差异的影响；步骤1.6)对待测恒星进行vSAGE波段和g/i波段观测图像测光。进一步的，步骤二具体包括：步骤2.1)对流量标准星进行vSAGE波段和g/i波段观测，观测中要选择测光夜，大气整晚稳定、无云的夜晚；控制曝光时间，实时检查星像的点扩散函数PSF轮廓，保障其不拉长、不出现虚焦；步骤2.2)对流量标准星vSAGE波段和g/i波段的观测图像进行本底、暗场和平场的改正；步骤2.3)对流量标准星进行vSAGE波段和g/i波段的图像进行测光，获得其仪器星等。进一步的，步骤三具体包括：步骤3.1)计算流量标准星的大气质量，并拟合大气消光曲线；大气质量的计算公式：vcali-vinst＝k0,v+k1,vχ+k2,v(vcali-gcali)(4)gcali-ginst＝k0,g+k1,gχ+k2,g(gcali-icali)(5)icali-iinst＝k0,i+k1,iχ+k2,i(gcali-icali)(6)在上面的公式中，k0,v,k0,g和k0,i是仪器零点，k1,v,k1,g和k1,i是主消光系数，k2,v,k2,g和k2,i是二级消光系数和颜色相关，χ是大气质量，可用如下方法进行计算：χ＝secz(7)其中z是天顶角，该公式适用于天顶角z<60°-75°的范围；通过测光夜多波段观测标准星和拟合该消光曲线对当晚的恒星观测数据进行流量定标；步骤3.2)利用大气消光曲线对待测恒星进行流量定标：将待测量的FGK型星的vSAGE/g/i波段的仪器星等带入步骤3.1)中拟合得到的大气消光曲线，得到大气外的定标星等；对于每个波段的仪器星等要带入对应波段的大气消光曲线。进一步的，步骤四具体包括：步骤4.1)从Kurucz恒星大气模型选出合适的FGK型恒星光谱样本卷积得到的vSAGE/g/i波段星等；步骤4.2)拟合Kurucz恒星大气模型(vSAGE-g)-(g-i)颜色～金属丰度[Fe/H]的关系。进一步的，步骤五具体包括：步骤5.1)将观测定标后的vSAGE/g/i波段FGK型星的星等带入拟合得到的(vSAGE-g)-(g-i)颜色～金属丰度[Fe/H]关系从而得到其金属丰度；步骤5.2)对得到待测FGK型星的金属丰度结果进行整理，按照需求生成固定格式的表格。进一步的，步骤一中，对待测FGK型恒星进行观测时，采用对FGK型恒星金属丰度进行有效测量的滤光片vSAGE，该滤光片vSAGE中心波长位于395nm，滤光片带宽29nm。进一步的，步骤4.1)中，通过如下公式卷积Kurucz恒星大气模型得到恒星的vSAGE/g/i波段星等：对于Vega系统卷积公式如下：MAGVega(Obj)＝-2.5log(∫{Fl(Obj)Sλdλ}/∫{Fl(Vega)Sλdλ})(8)MAGVega(Obj)＝-2.5log(∫{Fν(Obj)Sνdν}/∫{Fν(Vega)Sνdν})(9)对于AB系统卷积公式如下：MAGAB(Obj)＝-2.5log(∫{Fν(Obj)Sνdν}/∫{Sνdν})-48.6(10)其中λ是波长，ν是频率，Fν(Obj)是该天体的流量，单位是ergss-1cm-2Hz-1，Sν是仪器的相应曲线，Fν(Vega)是织女星的流量，单位是ergss-1cm-2Hz-1。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术设计的vSAGE滤光片容易制造，成本低，安装和观测操作简单，利用该滤光片对FGK型恒星的观测和金属丰度测量方法简单，便于应用和推广，适用性强，在各种不同的观测系统都可以适用；2、由于测光和传统的光谱测量金属丰度方法相比，曝光时间大大缩短，而且视场中的所有恒星都可以进行测量，因此观测效率也大大提升，而且也没有选择效应，因此该新型滤光片vSAGE和FGK型恒星金属丰度方法为恒星的金属丰度快速高效准确测量供了很好技术支持；3、本专利技术的方法对FGK型恒星的观测效率高，对金属丰度测量方法简单，而且效率高，一次可以测量观测视场中所有的FGK型恒星的金属丰度，和传统的光谱测量方法相比不但速度大大加快，而且不存在选择效应，非常适合大样本的恒星金属丰度测量和统计。附图说明图1所示为本专利技术实施例一种对FGK型恒星金属丰度进行测量的方法的流程图。图2所示为本专利技术实施例中的vSAGE滤光片响应曲线。图3所示为孔径测光的原理图。图4所示为生长曲线改正图。图5所示为大气消光曲线图(vSAGE波段)。图6所示为Kurucz恒星大气模型得到的log＝4.5，有效温度Teff＝4500-6500K情况下的FGK型恒星的“(vSAGE-g)-(g-i)颜色～金属丰度[Fe/H]”关系示意图。具体实施方式下文将结合具体附图详细描述本专利技术具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量FGK型恒星金属丰度的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对待测FGK型恒星进行观测和数据处理；步骤二、对流量标准星进行观测和处理；步骤三、拟合大气消光曲线，并对待测恒星进行流量定标；步骤四、对“(vSAGE‑g)‑(g‑i)颜色～金属丰度关系[Fe/H]”进行拟合；步骤五、通过测光方法求出待测恒星的金属丰度。

【技术特征摘要】
1.一种测量FGK型恒星金属丰度的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对待测FGK型恒星进行观测和数据处理；步骤二、对流量标准星进行观测和处理；步骤三、拟合大气消光曲线，并对待测恒星进行流量定标；步骤四、对“(vSAGE-g)-(g-i)颜色～金属丰度关系[Fe/H]”进行拟合；步骤五、通过测光方法求出待测恒星的金属丰度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一具体包括：步骤1.1)获取望远镜的本底图像、多波段的平场图像、暗场图像；所述多波段为vSAGE/g/i波段；步骤1.2)利用望远镜对待测FGK型恒星进行观测，观测时使用vSAGE波段滤光片以及g/i波段滤光片分别进行观测；控制曝光时间，实时检查星像的点扩散函数PSF轮廓，保障其不拉长、不出现虚焦；步骤1.3)合并本底图像，对所有待测FGK型恒星的观测图像进行本底改正，消除探测器及光电观测设备的偏置电压及不均匀性影响；对于观测的待测恒星图像，要减去合并好的当晚的本底图像；步骤1.4)进行暗场改正，消除探测器上暗电流的影响；步骤1.5)进行平场改正，消除光学系统照明和CCD探测器像素响应差异的影响；步骤1.6)对待测恒星进行vSAGE波段和g/i波段观测图像测光。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二具体包括：步骤2.1)对流量标准星进行vSAGE波段和g/i波段观测，观测中要选择测光夜，大气整晚稳定、无云的夜晚；控制曝光时间，实时检查星像的点扩散函数PSF轮廓，保障其不拉长、不出现虚焦；步骤2.2)对流量标准星vSAGE波段和g/i波段的观测图像进行本底、暗场和平场的改正；步骤2.3)对流量标准星进行vSAGE波段和g/i波段的图像进行测光，获得其仪器星等。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三具体包括：步骤3.1)计算流量标准星的大气质量，并拟合大气消光曲线；大气质量的计算公式：vcali-vinst＝k0,v+k1,vχ+k2,v(vcali-gcali)(4)gcali-ginst＝k0,g+k1,gχ+k2,g(gcali-icali)(5)icali-iinst＝k0,i+k1,iχ+k2,i(gcali-icali)(6)在上面的公式中，k0,v,k0,g和k0,i是仪器零点，k1,v,k1,g和k1,i是主消光系数，k2,v,k2,g和k2,i是二级消光系数和颜色相关，χ是大气质量，可用如下方法进行计算：χ＝secz(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范舟，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11