[論文レビュー] Calibration of the distance scale from galactic Cepheids: I Calibration based on the GFG sample

G. Paturel, G. Theureau+4 more|ArXiv.org|Jan 21, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 70被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、GFGサンプルからの幾何的距離を用いた銀河間距離スケールを、線形の周期-等価マグニチュード関係を仮定せずに回避するための「sosie」手法を適用して校正する。赤色しわみ補正とサンプルの不完全性も補正する。この手法により、内部不確実性が0.1マグニチュードの距離モジュラスが得られるが、総合的な不確実性は0.3マグニチュードに達し、太陽系金属量の銀河を選択した場合、ハッブル宇宙望遠鏡キープロジェクトの結果と良好に一致する。

ABSTRACT

New estimates of the distances of 36 nearby galaxies are presented based on accurate distances of galactic Cepheids obtained by Gieren, Fouque and Gomez (1998) from the geometrical Barnes-Evans method. The concept of 'sosie' is applied to extend the distance determination to extragalactic Cepheids without assuming the linearity of the PL relation. Doing so, the distance moduli are obtained in a straightforward way. The correction for extinction is made using two photometric bands (V and I) according to the principles introduced by Freedman and Madore (1990). Finally, the statistical bias due to the incompleteness of the sample is corrected according to the precepts introduced by Teerikorpi (1987) without introducing any free parameters (except the distance modulus itself in an iterative scheme). The final distance moduli depend on the adopted extinction ratio {R_V}/{R_I} and on the limiting apparent magnitude of the sample. A comparison with the distance moduli recently published by the Hubble Space Telescope Key Project (HSTKP) team reveals a fair agreement when the same ratio {R_V}/{R_I} is used but shows a small discrepancy at large distance. In order to bypass the uncertainty due to the metallicity effect it is suggested to consider only galaxies having nearly the same metallicity as the calibrating Cepheids (i.e. Solar metallicity). The internal uncertainty of the distances is about 0.1 magnitude but the total uncertainty may reach 0.3 magnitude.

研究の動機と目的

• GFGサンプルからの銀河内Cepheidの幾何的距離を用いて、LMC距離に依存しない宇宙距離スケールを校正すること。
• HIPPARCOSパララックスの統計的バイアスと、金属量の違いに起因する周期-等価マグニチュード（PL）関係の傾きの不確実性を克服すること。
• 「sosie」手法を用いて、PL関係の線形性を仮定せずに銀河間Cepheid距離を決定すること。
• 2つの光度測定バンド（VおよびI）を用い、Freedman & Madore（1990）の退色法を用いて、星間赤色しわみを補正すること。
• 自由パrameterを導入せずに、Teerikorpi（1987）の原則に従い、サンプルの不完全性バイアスを補正すること。

提案手法

• 「sosie」手法を用いて、固定されたPL傾きを仮定せずに、PLC（周期-等価マグニチュード-色）平面上でのCepheidの分布を活用することで、銀河間Cepheidの距離決定を拡張する。
• 赤色しわみ補正は、色超過法 $ A_{\lambda} = R_{\lambda}(C - C_o) $ を用い、普遍的な赤色しわみ則を仮定する。
• $ R_V/R_I $ 赤色しわみ比は主要パrameterとされ、標準的な赤色しわみ則（例：Cardelli et al., 1989）から導出される値が採用される。
• サンプルの不完全性バイアスは、自由パrameterを導入せずに、Teerikorpi（1987）の方法に従い反復的に補正する。この方法は、観測されたモジュラスにバイアス曲線をフィットする。
• 距離モジュラスは、補正済みの視等級と固有の色から直接導出され、観測された周期および色分布を用いる。
• 結果は、HSTキープロジェクトの距離と比較され、金属量の影響を最小限に抑えるために太陽系金属量の銀河に特に注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 「sosie」手法は、PL関係の線形性を仮定せず、バイアスのない銀河間距離の校正を可能にするのか？
• RQ2 赤色しわみ比 $ R_V/R_I $ の選択が、導出された距離モジュラスおよびその不確実性にどのように影響するか？
• RQ3 サンプルの不完全性バイアスは距離推定をどの程度歪めるのか？また、自由パrameterを導入せずに補正可能か？
• RQ4 導出された距離は、特に大規模な距離においてハッブル宇宙望遠鏡キープロジェクトの距離とどのように比較されるか？
• RQ5 金属量の違いがPL関係に与える影響は何か？距離校正においてどのように最小化できるか？

主な発見

• 「sosie」手法は、PL関係の線形性を仮定せず、より堅牢な校正を可能にする。
• 距離モジュラスの内部不確実性は約0.1マグニチュードであるが、赤色しわみ比および限界マグニチュードの不確実性により、総合的な不確実性は最大0.3マグニチュードに達する。
• 同じ $ R_V/R_I $ 比を用いた場合、HSTキープロジェクトの距離と良好に一致するが、10 Mpcを超える距離ではわずかな乖離が生じる。
• 金属量が太陽系金属量に近い銀河は、より信頼性の高い距離モジュラスを示し、表6ではアスタリスクでマークされている。
• サンプルの不完全性バイアスに対する反復的補正は、観測されたモジュラスをよく再現し、最終結果の信頼性を高める。
• 校正は、赤色しわみ則の不確実性および限界マグニチュードの選択に制限され、全体の距離精度は約0.3マグニチュードで上限に達する。