宇宙星空浩瀚无穷,日月安属?列星安陈?如何获取每一颗遥远恒星的基本信息,为它们建立专属的档案,搞清楚星星们的身份则是我们开展星空普查工作的重要一步。
天体的光谱如同识别它们身份的指纹一样记载了这些天体丰富的物理信息和化学标签。通过对光谱的分析研究,天文学家可以获知星体的运行速度、化学元素含量、表面温度、重力加速度等各种信息,进而为揭开神秘银河系乃至整个宇宙的形成和演化规律提供了“密钥”。然而,科学家们是如何获取星体光谱的呢?
首先通过望远镜拍摄深空照片,对照片上的星体成像进行分析,获得星体的位置(天球座标)以及观测亮度(视星等);然后根据星体亮度设定好光谱望远镜的曝光时长,望远镜对准星体的位置进行长时间曝光拍摄光谱;对上一步得到的光谱图像进行定标、抽谱等操作,最后才能得到可直接供科学研究的一维光谱数据。
LAMOST(郭守敬望远镜)是我国天文学家自主研发的光谱巡天望远镜,目前已经拍摄了两千多万条光谱,共发布了10个版本的光谱数据(DR10),国内外天文学家陆续对这些光谱数据进行分析取得了诸多重要的科学成果。那么,LAMOST是如何识别并逐一拍摄到如此海量的星体光谱呢?这就要从选源星表说起。
目前LAMOST的选源星表首先通过征集国内外天文学家的科学目标来整合,然后由LAMOST科学委员会审核通过,再通过LAMOST工作人员来梳理完成LAMOST输入星表,制定望远镜巡天计划。这种情况下,可能存在同一个天体目标来源于不同的选源星表,也就是会被重复观测。我们也就无法准确知晓每一个天体究竟被拍摄了几条光谱以及何时拍摄的。
尤其面对日益增多的光谱观测计划,望远镜很可能会在曾经拍摄过的区域重复拍摄光谱。为了解决这一问题,提高望远镜的观测效率,并且和国际天文数据保持一致性,LAMOST数据处理部工作人员借助于Gaia卫星和Pan-STARRS望远镜提供的测光星表,对LAMOST的光谱进行了以星体为单位的统一,并且对天体的观测星等也进行了统一,即构建了LAMOST的同源星表。
宇宙中的各类天体离地球距离各不相同,虽然它们呈三维空间分布,但投影到天球后,都变成了在球面上的分布。如何在球面上找到每一条光谱对应的测光目标,是构建LAMOST同源星表的最基本也是最重要的问题。根据LAMOST的光纤半径和视宁度数据,我们采用3角秒作为交叉半径来判断同源关系,即光谱和测光目标的中心坐标之间的距离如果不大于3角秒,则认为拍摄到的是同一个目标。
由于各望远镜空间分辨率不同,这样交叉匹配就会出现三种结果:没有测光目标与光谱对应;1条光谱对应1个测光目标;1条光谱对应多个测光目标。
针对一对多的情况,需要进一步单独的研究分析才能准确知晓此目标星体的信息。根据前文所述,我们制定了LAMOST同源星表的制作流程。将LAMOST光谱与Gaia DR3测光进行交叉,如果没有测光源与其对应,则与Pan-STARRS1 DR2测光数据进行交叉。
如果只有一个Gaia的测光源与LAMOST光谱对应,则使用Gaia的测光源ID(GID)作为天体目标的标识符,在LAMOST的同源星表中称为UID;如果只有一个Pan-STARRS的测光源对应,则使用Pan-STARRS的测光源ID(PID)作为UID;如果没有对应的测光源,或者有多个测光源对应,则使用LAMOST第一次拍摄的光谱ID作为UID。
考虑到Gaia和Pan-STARRS数据的测光星等分别与LAMOST中分辨率和低分辨率光谱的星等分布范围较一致,我们也使用它们的同源测光星等作为LAMOST中、低分辨光谱数据的同源星等。