光谱分辨率和信噪比对光谱线指数测量精度的影响.pdf

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1、第32卷，第7期光谱学与光谱分析Vo1．32，No．7，pp1886—189020l2年7月SpectroscopyandSpectralAnalysisJuly，2012光谱分辨率和信噪比对光谱线指数测量精度的影响杜薇，罗阿理，赵永恒1．中国科学院国家天文台，北京1000122．中国科学院天文光学重点实验室(国家天文台)，北京1000123．中国科学院研究生院，北京100049摘要分析光谱分辨率和信噪比对l9个Lick原子吸收线指数测量精度的影响。采用高斯卷积方法，将光谱变换到不同分辨率下，通过测量并比较光谱在

2、不同分辨率下的线指数值探究分辨率改变对线指数测量精度的影响；通过向光谱叠加符合不同高斯分布的随机噪声方法，将无噪理论光谱改变到不同信噪下，通过测量并比较光谱在不同信噪比时的线指数值分析信噪比对线指数测量精度的影响。结果表明：改变光谱分辨率能够引起线指数测量值的变化，此变化程度依赖于分辨率的改变程度，且此依赖关系对不同指数呈不同变化趋势；信噪比对线指数测量精度的影响随信噪比的降低而增大，当信噪比高于25时，此影响可忽略。关键词光谱线指数；光谱分辨率；信噪比；测量精度；统计中图分类号：TP29文献标识码：ADOI：1

3、0．3964／i．issn．1000—0593(2012l07—1886—05测量并分析信噪比对光学波段重要的Lick线指数的影响。引言针对上述疑问和前人测试的遗漏，本工作首次详细具体测量并分析光谱分辨率和信噪比两大衡量光谱质量的重要指光谱线指数是研究恒星大气参数和星系星族成分的有效标对19个被广泛应用的Lick原子吸收线指数测量精度的影工具。响情况，希望为后人在使用Lick原子吸收线指数时，提供指对光谱吸收谱线的中心波长和蓝、红两端连续谱波段的数测量误差方面的参考。起止波长的小同定义和基于定义对线指数的不同计算

4、方法导致了不同的线指数系统。现存的线指数系统中，最著名的当1光谱线指数属Lick线指数系统【。基于分辨率0．8nm，即半高全宽FWHM=0．8nm的恒星光谱，定义了19个原子吸收线指数Lick线指数系统定义了光学波段的19条原子吸收线和和6个分子吸收带指数。6条分子吸收带。本工作将建立在其l9个原子吸收线指数在对任何光谱应用Lick线指数之前，应将其转换到分上，表1列举出Lick系统对这l9个原子吸收线指数的中心辨率一o．8nm，目的是与lick系统的光谱分辨率匹配。例波段及红蓝两端连续谱波段的定义，单位为nm。

5、如，斯隆巡天(SDSS)Er]、大天区面积多目标光纤光谱天文望测量指数就是测量线的等值宽度(equivalentwidth，EW)，由式(1)计算远镜(LAMOST)l8]的观测光谱分辨率R—l800，FWHM=n0．3nm，应先将其光谱转换到分辨率一O．8D1TI，然后才可应EW—lf1一、da(1),11r0，用Lick线指数。此预处理过程增加了光谱处理的复杂性，能其中，和Az分别表示指数中心波段的起止波长，和F0否不对光谱转化分辨率而直接进行指数测量?光谱分辨率的分别表示在中心波段的单位波长的光谱和伪连续谱

6、，此伪连变化如何影响线指数的测量值?续谱由一条连接蓝红两端连续谱中点的直线粗略表示。此除光谱分辨率，光谱信噪比也是衡量光谱质量的重要指处，两个中点的波长坐标分别对应红蓝两波段的中心波长，标，那么信噪比对线指数的测量影响如何?此影响能否被忽流量坐标则分别由式(2)计算略?或者在何种条件之下方可被忽略?杜薇等_9]测试并分析rF一IF^／(一A)(2)了信噪比对近红外ca耵三重线指数的影响，但并未进一步收稿日期：2011l1-29。修订日期：2012—0316基金项目：国家自然科学基金项目(10973021)资助作者

7、简介：杜薇，女，1984年生，中国科学院国家天文台博士研究生e—mail：wdu@nao．cas．el第7期光谱学与光谱分析1887其中，A和分别表示红或蓝波段的起止波长，表示红或对线指数的影响程度。蓝波段连续谱。上述全部数据处理过程均采用IDI软件及其天文包实现。2分辨率对线指数测量精度的影响2．3实验结果对于Ca4227指数，将其在新分辨率和原分辨率下的测2．1光谱样本FWHM=l0O获取ELODIE恒星光谱库_10]的全部中分辨率(FWHM—O．055nm)光谱作为测试样本，包括1962条观测光谱，波长覆盖

8、范围是390~680nIn，有效温度：3000-6000K，表面重力：一O．3～5．9dex，金属丰度：一3．2～1．4dex。Sigma=0．02022．2实验方法2．2．1降低分辨率的方法通常对一条分辨率为FWHM1的光谱卷积一个方差为1的高斯轮廓，可将其分辨率降低到FWHM2O一,／FWHIVI~+FⅣH(3)使用式(3)时，需先将分辨率单位换算到A，例如，卜一1F