Gaia Data Release 1 Documentation release 0

magnitude is observed in all cases (with a larger residual for the brighter stars). This dependency
with magnitude and the surprisingly large number of outliers indicated by the the χ
2
test are similar
to the Hipparcos χ
2
test results, suggesting that a filtering based on the covariance matrix is actually
hiding Gaia related issues rather than LMC
/SMC membership issues.
An estimation of the parallax accuracy can also be obtained with stars distant enough so that their estimated dis-
tance through period-luminosity relation or spectro-photometry and Padova isochrones is known with an accuracy
better than σ
< 0.1 mas. A maximum likelihood method has been implemented to estimate the bias and extra-
dispersion that should be added to the Gaia parallaxes to be consistent with the distance modulus estimates.
The catalogues using the period-luminosity relation are the following:
• Cepheids. The catalogue of Ngeow (2012) has been used. It provides distance modulus for the
Cepheids using the Wesenheit function. The error on the distance modulus has been estimated by
adding quadratically the dispersion around the Wesenheit function, the uncertainty on the distance
modulus of the LMC used to calibrate this relation, the I-magnitude error and the overall dispersion
seen by (Ngeow 2012) when comparing their distance modulus to other methods (0.2 mag). The
latter was needed in order the get distance modulus consistent with the Hipparcos parallaxes. The
catalogue contains 233 Tycho stars with σ
< 0.1 mas.
• RRLyrae. For TGAS we used the catalogue of Maintz (2005). We compute the distance modulus
using the magnitude independent of extinction K
J−K
= K −
A
K
A
J
−A
K
J − K
. The extinction coe
fficients are
computed applying the Fitzpatrick & Massa (2007) extinction curve on the (Castelli & Kurucz 2003)
SEDs. M
K
is derived from the period-luminosity relation of Muraveva et al. (2015) and the colours
are derived from Catelan (2004) transformed in the 2MASS system using the transformations of
Carpenter (2001). The catalogue contains 150 Tycho stars with σ
< 0.1 mas.
A bias of −0.035 ± 0.016 mas and a small overestimation of the standard uncertainty are significant when the
Cepheids and the RR Lyrae samples are combined (Table 7.4).
Spectro-photometric distance modulus are obtained for the following catalogues:
• RAVE DR4 (Kordopatis et al. 2013). For this catalogue we used directly the estimated distance
modulus provided in the release. A weighted mean has been computed for duplicated entries. It
contains 6850 Tycho stars with σ
< 0.1 mas. However comparison with Hipparcos has shown
the presence of 24% of outliers, mainly due to dwarf
/giant mis-classifications. Strong outliers are
also seen in the comparison with TGAS but they represent only 1% of the sample. A global bias of
0.09±0.005 mas is seen with a strong variation with sky position (with 0.3 mas amplitude). See also
Figure 7.54 for an other comparison with RAVE spectro-photometric distances.
• APOGEE DR12 (Holtzman et al. 2015). Distance modulus are computed using a Bayesian method
on the Padova isochrones (Bressan et al. 2012, CMD 2.7) and using the magnitude independent of
extinction K
J−K
. The prior on the mass distribution uses the IMF of Chabrier (2001) while the prior
on age is flat. Stars too far from the isochrones are rejected using the χ
2
0.99
criterion. It leads to 3100
Tycho stars with σ
< 0.1 mas. A global bias of -0.06±0.006 mas is seen with a strong variation
with magnitude, the brighter the larger the bias.
• LAMOST DR1 (Luo et al. 2015). Same method as for APOGEE. It leads to 451 stars with σ
<
0.1 mas. No bias is detected with this sample.
297

---

Table 7.4: Summary of the comparison between the TGAS parallaxes and the external catalogues.
Catalogue
Outliers
bias
extra standard deviation
Hipparcos
0.09%
-0.094 ± 0.004
0.58 ± 0.005
VLBI
0
/ 9
0.083 ± 0.12
-
HST
2
/ 19
-0.11 ± 0.19
0.6 ± 0.2
RECONS
0
/ 13
-1.04 ± 0.58
-0.9 ± 0.5
VLBI & HST & RECONS
2
/ 41
-0.08 ± 0.12
0.42 ± 0.13
Cepheids
0
/ 207
-0.014 ± 0.014
-0.18 ± 0.01
RRLyrae
0
/ 130
-0.07 ± 0.02
-0.16 ± 0.02
Cepheids & RRLyrae
0
/ 337
-0.034 ± 0.012
-0.17 ± 0.01
APOKASC
0
/ 969
-0.07 ± 0.009
-0.15 ± 0.01
APOGEE
0
/ 2505
-0.06 ± 0.006
-0.12 ± 0.01
LAMOST
6
/ 317
-0.01 ± 0.02
-0.17 ± 0.02
LMC
2
/ 142
0.11 ± 0.02
-0.14 ± 0.03
SMC
0
/ 58
-0.12 ± 0.05
-0.09 ± 0.09
Notes. The number of outliers (at 5σ) versus the total number of stars is presented. The parallax bias (
G
−
E
, in mas) and
extra standard error (in mas) that need to be added to the data to adjust the residuals are indicated in red [green] when they are
[not] significant (p-value limit: 0.01).
• PASTEL (Soubiran et al. 2016). Same method as for APOGEE. It leads to 917 Tycho stars with
σ < 0.1 mas. No significant bias is seen except for the blue stars (J-K
s
<0.3), with a bias up to
0.3 mas, most probably linked to the spectro-photometric distance determination that has been less
tested on those stars and is more dependent on the age prior.
• APOKASC. Distances have been derived for Kepler sources with both Kepler astero-seismologic
and APOGEE spectroscopic parameters by Rodrigues et al. (2014). It contains 984 Tycho sources
with σ
< 0.1 mas. The median σ of this catalogue is 0.02 mas. A global bias of -0.07±0.008 mas
is seen, with a strong variation with magnitude, similar to what is found with the APOGEE results.
Both use the Padova isochrones, have the Kepler region and its spectroscopic parameters in common,
but the distance modulus for APOGEE has been computed by CU9-WP944 and the APOKASC has
a precision on its distance modulus much increased thanks to the usage of the astero-seismology pa-
rameters. The variation of the bias with magnitude could come from a feature of the stellar evolution
models. Both the APOKASC and APOGEE catalogues present a correlation between magnitude and
colour, but in the APOKASC the brighter stars are bluer than the fainter stars (due to the extinction
e
ffect on the red clump population) while in APOGEE it is the opposite (due to the more evolved
giants being redder); one therefore does not expect the colour to be able to explain the systematics
we see in magnitude.
All the catalogues indicated here have been checked to pass the accuracy test on Hipparcos data, with the exception
of APOKASC which contains only two Hipparcos stars and LAMOST DR1 which does not contain any Hipparcos
star with a σ
< 0.1 mas. All those tests with TGAS show significant variations with sky position but with global
biases lower than 0.3 mas. We are dealing with too small statistics in our restricted samples to make a detailed 2D
sky map for any of the surveys. They also show a small correlation with colour (<0.2 mas), but not all in the same
direction nor with the same amplitude, indicating an expected bias linked to survey parameters correlations and
/or
stellar isochrones
/priors.
Gaia DR1 positions and reference frame
298

---