LAMOST-Kepler/K2时域中分辨率光谱巡天首个成果发布

内容来源：中国科学院重大科技基础设施共享服务平台

近日，北京师范大学天文系宗伟凯博士、付建宁教授等人发布了LAMOST-Kepler/K2时域天区中分辨率光谱巡天的首个成果，获取了约37万条高质量时域中分辨率光谱，并对首批发布数据的参数精度进行了评估，结果显示LAMOST中分辨率光谱巡天策略、观测目标及数据处理能力均已达到了预定的设计指标。该成果为利用时域中分辨率光谱数据开展各方面的研究工作提供了丰富而有价值的科学数据。该项成果发表在国际著名天文学期刊《天体物理学报增刊》（2020,ApJS,251,15）。  

美国Kepler空间望远镜于2009年-2013年对天鹅座和天琴座附近的原始天区进行了长达四年的连续观测；接着Kepler卫星于2014年启动了观测的第二阶段，简称K2。K2在黄道面上共观测了20个天区，每个天区时长约80天，并于2018年正式结束任务。Kepler在长达十年的任务期中，共观测了超过70万颗目标源，为系外行星、恒星物理等多个领域带来了许多突破性进展。LAMOST是对这些目标源进行光谱观测的理想地基望远镜。 

在LAMOST-Kepler项目低分辨率光谱巡天取得重要进展和系列成果（De Cat et al. 2015, Zong et al. 2018，Fu et al. 2020）的基础上，随着LAMOST二期中分辨率光谱巡天的顺利开展，2018年5月，由付建宁教授等人组成的中分辨率河内工作组正式启动了LAMOST-Kepler/K2天区时域中分辨率光谱巡天计划，简称LK-MRS。该项目计划在为期五年的LAMOST二期巡天中，对Kepler（简称K1）和K2视场中的20个天区，分别进行60次左右的中分辨率光谱观测。所用时间约为LAMOST中分辨率巡天计划总观测时间的1/6。LK-MRS的20个目标天区如图1所示。 

 
图1：LK-MRS项目的观测天区分布情况。  

这20个天区分布在K1及K2的C4、C5、C8、C13、C14和C16天区，输入目标源总计约为55000颗。2018年5月-2019年6月，共计13个天区被观测过一次以上，观测目标源超过28000颗，获得了约37万条高信噪比（S/N>10）光谱，其中单颗目标源最高观测达48次。  

基于多次观测的光谱，宗伟凯等人首先评估了LAMOST中分辨率光谱数据的参数精度，其方法与Liu et al. (2019)对视向速度系统差研究的方法相似，经分析，LAMOST参数与光谱零点漂移相关性不显著。结果表明，当光谱S/N=20时，恒星有效温度、表面重力加速度、金属丰度和视向速度的内部误差分别为80 K、0.08 dex、0.05 dex和1km/s。这些指标均已达到或已经超过了LAMOST中分辨率光谱巡天计划的设计指标。

图2：LK-MRS中分辨数据与其它光谱巡天数据的视向速度比较。  

同时，通过对比LAMOST中、低分辨率光谱以及APOGEE光谱的共同源，发现所测恒星大气参数线性关系很好，这表明LAMOST中分辨率光谱数据质量切实可靠。通过视向速度的对比，发现多种光谱巡天数据存在零点系统差，如图2所示。这为结合多种数据进行视向速度变化研究提供了参考依据。  

本项目研究结果将对多个时域研究方向带来重要影响。LAMOST时域光谱巡天，是世界上首次大规模的多目标时域光谱观测，结合Kepler和TESS的高精度测光数据，将为双星的发现及轨道、物理参数性质的研究带来重大进展；同时，将为多类脉动变星的精确物理参数以及星震学的动力学模型匹配提供重要的数据支撑；对研究褐矮星的周期与质量分布的“沙漠”地带也会带来重要机遇；同时也将成为研究恒星活动的重要数据库资源。  

参考文献：  
Zong, W., Fu, J.-N., De Cat, P., et al. 2020, ApJS, 251, 16  
Fu, J.-N., De Cat, P., Zong, W., et al. 2020, RAA, 20, 167  
Liu, N., Fu, J.-N., Zong, W., et al. 2019, RAA, 19. 75  
Zong, W., Fu, J.-N., De Cat, P., et al. 2018, ApJS, 238, 30  
De Cat, P., Fu, J.-N., Ren, A.-B., et al. 2015, ApJS, 220, 19