Determining Stellar Properties –classical methods

Teff, logg, [Fe/H], Luminosity, Mass, Radius, Age

and their relation to colours

Karsten Brogaard

Colour‐temperature relation

Filters, magnitudes and colours

J. Jessen‐Hansen – Studenter Kollokvium 323‐01‐2014

U          B                  V                                                           I

u            v            b              y

IRFM

Spectroscopy – Teff, logg, [Fe/H]

Interferometry

Interferometry

With the measurement of θ we can calculateTeff:

and the stellar radius R if we know the distance D:

R= (θ/2)*D

Distance – parallax ‐ Parsec

1 Parsec = 1 AU/1” = 206265 AU = 4.4e7 Rʘ = 3.09e16 m

D = 1/π , π = parallax in arcseconds

Distance – parallax ‐ Parsec

1 Parsec = 1 AU/1” = 206265 AU = 4.4e7 Rʘ = 3.09e16 mD(Parsec) = 1/π , π = parallax in arcseconds

Distances in the universe:To..the math canteen : ~ 6.5×10−15 pcthe sun :  4.8481×10−6 pcthe nearest star (not the sun) : 1.3 pcthe center of the MW:  8 kpcAndromeda (M31): 778 kpc

Luminosity and distance

Calibrations

• Colour‐Teff (e.g. Casagade et al. 2010)

Calibrations

• Colour‐Diameter (e.g. Di Benedetto 2005)

Θ = 100.2[Sv‐V0] , SV = 2.565 + 1.483(V‐K)0 ‐ 0.044(V‐K)02

Calibrations

• Bolometric Correctionand Colour‐Teff(e.g. Casagrande & VandenBerg 2014!)

Isochrones‐ Star evolutionary track

‐> with element composition as the sun

Tid

Isochrones

Tid

‐ Star evolutionary tracks‐> Same composition but different masses

Isochrones

Tid

‐ A given point in time…

xx

xx

x

x1010År

Isochrones

Tid

1010År

Masse

Isochrones

Tid

109År

Masse

1010År

Masse

Shifted to colour‐magnitude diagram

Isochrones

older

Cassisi et al

older

Isochrones

109År

Masse

1010År

from VandenBerg et al (2013)

Colour‐magnitude diagram (CMD)

‐ Hipparcos Catalog15000 stars

Blue B‐V Red

High Temp Low Temp

Apparent Magnitude          V

Low = bright!

High = faint

Colour‐magnitude diagram (CMD)

‐ Hipparcos Catalog15000 stars

Blue B‐V Red

High Temp Low Temp

Absolute Magnitude          Mv

Low = bright!

High = faint

Why the differences?

Isochrones

ældre

[Fe/H]

Højere metal‐indhold

X + Y + Z = 1(H + He + resten= 1)

Cassisi et al

Detached eclipsing binaries

iM 32,1 sinR1,2/a

i =↓

M 1,2

R1,2

Pi

↑

→ [ Fe / H ]T eff

↑↓

glog

ia sin

Detached eclipsing binaries

Detached eclipsing binaries

iM 32,1 sinR1,2/a

i =↓

M 1,2

R1,2

Pi

↑

→ [ Fe / H ]T eff

↑↓

glog

ia sin

Age from a mass‐radius diagram Thompson et al. (2010) 47 Tuc

Summary

Teff : IRFM, spectroscopy, interferometry+flux[Fe/H], logg : spectroscopyR : interferometry+parallax, eclipsing binaryL : parallax+flux, eclipsing binaryM : eclipsing binaryAge: isochrones

+ as many of the others a possible!