[論文レビュー] A variable star population in the open cluster NGC\,6819 observed by the Kepler spacecraft

S. Sanjayan, A. S. Baran+2 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2024

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、Keplerスーパースタンプ光度測定を用いて、オープン集団NGC 6819に385個の変光星を特定し、その変光型を分類した。また、Gaia DR3の天体測定を用いて128個を集団メンバーとして確認した。MIST等時曲線と分光分析を用い、2.54 Gyrの正確な年齢、2.3 kpcの距離、[Fe/H] = -0.01(2)を導出し、Gaiaに基づく推定と整合的であった。これにより、集団の物理学的特徴の大幅な進展が達成された。

ABSTRACT

We present the list of variable stars we found in the \kep\ superstamp data covering approximately nine arcminutes from the central region of NGC6819. This is a continuation of our work presented by Sanjayan et al.(2022a). We classified the variable stars based on the variability type and we established their cluster membership based on the available Gaia Data Release 3 astrometry. Our search revealed 385 variable stars but only 128 were found to be cluster members. In the case of eclipsing and contact binaries we calculated the mid-times of eclipses and derived ephemerides. We searched for eclipse timing variation using the observed minus calculated diagrams. Only five objects show significant orbital period variation. We used isochrones calculated within the MESA Isochrones and Stellar Tracks project and derived the average age (2.54 Gyr), average distance (2.3 kpc) and iron content [Fe/H] = -0.01(2), of NGC6819. We confirm this distance by the one derived from Gaia astrometry of the cluster members with membership probabilities greater than 0.9.

研究の動機と目的

• Keplerスーパースタンプ時系列光度測定を用いて、NGC 6819の中心領域に存在する変光星を同定・分類すること。
• Gaia DR3天体測定とベイズ型ガウス混合モデルを用いて、変光星の集団メンバーとしての確率を算出し、メンバーとみなす閾値を50%以上とする。
• 等時曲線適合と分光分析を用いて、NGC 6819の正確な物理的パラメータ（年齢、距離、金属量）を導出すること。
• O-C図分析を用いて、食連星系における軌道周期の変化を調査すること。

提案手法

• NGC 6819の中心部をカバーする9アングスラジアンの領域について、Keplerスーパースタンプ時系列光度測定を用いて変光星を検出・特徴づけた。
• Gaia DR3天体測定を用いて、ベイズ型ガウス混合モデルを用いてメンバー確率を算出し、集団メンバーの判定基準として50%以上の確率を採用した。
• 光曲線の形状に基づいて、変光型（例：食連星、脈動星、回転変光星など）に応じて変光星を分類した。
• 食連星の中央食時刻を測定し、エフェマリスを導出し、食時刻の変化を検出可能なO-C図分析を可能にした。
• NOTから得た8個およびAPOから得た5個を含む、合計42個の変光星について、XTGRIDとサーベイベースのフィットを用いた分光分析を実施し、Teff、logg、[Fe/H]、径速度を決定した。
• MIST等時曲線を、集団メンバーの色-等級図に適合させ、集団の年齢、距離モジュラス、金属量を導出し、データからの不確実性を誤差伝搬法で評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6819の中心領域に存在する変光星の全集団は何か。また、それらはどのように変光型に分類されるか。
• RQ2 検出された変光星のうち、どの程度がGaia DR3天体測定を用いて集団メンバーとして確認されたか。
• RQ3 等時曲線適合と分光分析を用いて導出された、NGC 6819の正確な物理的パラメータ（年齢、距離、金属量）は何か。
• RQ4 O-C図の結果から、食連星系に顕著な軌道周期の変化が認められるか。
• RQ5 導出された集団パラメータは、Gaia天体測定および先行研究による独立した推定値とどのように一致するか。

主な発見

• Keplerスーパースタンプ領域に合計385個の変光星が検出され、そのうち128個がGaia DR3のメンバー確率に基づいて集団メンバーとして確認された。
• 集団の平均年齢は2.54 Gyrと決定され、1σ不確実性は0.03 Gyrであった。これは、振動モード解析および等時曲線適合による先行推定と整合的であった。
• 距離モジュラスからNGC 6819までの距離は2.3 kpcと導出され、高確率メンバーのGaia天体測定を用いた独立的な確認でも2.48(18) kpcと一致した。
• NGC 6819の金属量は[Fe/H] = -0.01(2)と測定され、ほぼ太陽系金属量を示しており、一部の先行研究とは一致したが、すべての研究と一致したわけではない。
• O-C図分析において、わずか5つの食連星系でのみ顕著な軌道周期の変化が認められ、その性質はまだ確認されていない。
• 分光分析により、多様なデータソースから得られた星のパラメータ（Teff、logg、[Fe/H]、RV）が一貫しており、導出された物理的パラメータの信頼性が裏付けられた。