近期，来自中国科学院大学、北京师范大学、国家天文台、美国圣母大学及北京电子科技学院的国际研究团队，利用我国国家重大科技基础设施LAMOST提供的海量恒星大气参数和修正后的欧空局Gaia的XP光谱数据，计算得到了精确测量恒星金属丰度的最佳滤光片响应曲线。该滤光片应用于FGK矮星的恒星金属丰度测量时，金属丰度测量精度在亮端可达0.034 dex，显著优于传统的滤光片（比传统的滤光片测量精度提升了3-5倍）。这一研究成果已发表至国际著名天文期刊《天体物理学报通讯》（Xiao et al. 2024, ApJL, 968, L24）。论文第一作者为中国科学院大学特别研究助理肖凯，通讯作者为中国科学院大学黄样副教授和北京师范大学天文系苑海波教授。
恒星大气参数的精确测量对天文学的发展至关重要。其中恒星金属丰度是恒星大气参数中非常重要的一个参数指标。相比基于光谱数据的恒星金属丰度测量方法，依托测光数据的金属丰度测量方法可获取海量无偏的恒星大样本。而在基于测光数据的金属丰度测量方法中，具有高金属丰度灵敏度的紫外中窄带滤光片（如SAGES和SkyMapper的uv）和一般灵敏度的蓝端超宽带滤光片（如Gaia BP和SDSS u）都能得到较好的金属丰度估计，这是由于紫外中窄带滤光片对金属丰度具有高灵敏性，以及蓝端超宽带滤光片具有相当高的测光精度。
那么，什么样的滤光片（用中心波长和带宽表征）能获得最高精度的恒星金属丰度呢？
本研究通过一系列不同中心波长和带宽的滤光片响应曲线，利用Gaia XP光谱卷积得到系列测光数据，并基于LAMOST大气参数数据得到金属丰度测量精度最高的响应曲线。研究首次定量揭示了用于恒星金属丰度测量的最佳滤光片不仅依赖于其对金属丰度的敏感性，还需充分考虑测光精度的重要影响，并得到了对金属丰度测量最佳的滤光片响应曲线。研究团队设计的最佳滤光片响应曲线得到的金属丰度测量结果显著优于传统的滤光片（如图1所示），如 SMSS/SAGES v等。
研究结果表明，在设计用于测量恒星金属丰度和其他参数的滤光片时，测光精度与敏感性同样重要。此研究不仅有望进一步提升恒星参数测量精度，也可为测光巡天望远镜的滤光片设计提供方法指导。
文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad5205
图1：本工作中最佳波段（红色实线）、SAGES v-波段（橘色实线）、SMSS v-波段（蓝色实线）、Pristine Ca HK-波段（灰色实线）得到的金属丰度与LAMOST金属丰度之差的标准偏差随Gaia G星等的变化。同一样本下，Andrea et al. (2023)、Martin et al. (2023)、Zhang et al. (2023)和Huang et al. (in prep.)的结果也展示在图中。黑色数据点是理论计算得到的结果。
