[論文レビュー] Cepheid distances from infrared long-baseline interferometry - I. VINCI/VLTI observations of seven Galactic Cepheids

P. Kervella, N. Nardetto+3 more|ArXiv.org|Nov 23, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 58被引用数 80

ひとこと要約

本論文は、ヴィンチ機器を用いたVLT干渉計のKバンドにおいて、7個の銀河系セフェイドの直接干渉測定による縁減衰した角直径を報告している。4つの脈動星に対しては、修正されたバーデ＝ヴェッセルリンク法を適用し、直径の変動を検出することで統計的不確実性を伴う独立した距離を導出し、残りの星については周期-半径関係を用いたハイブリッド法により距離を算出することで、セフェイド距離スケールの校正を顕著に改善した。

ABSTRACT

We report the angular diameter measurements of seven classical Cepheids (X Sgr, eta Aql, W Sgr, zeta Gem, beta Dor, Y Oph and L Car) that we have obtained with the VINCI instrument, installed at ESO's VLT Interferometer (VLTI). We also present reprocessed archive data obtained with the FLUOR/IOTA instrument on zeta Gem, in order to improve the phase coverage of our observations. We obtain average limb darkened angular diameter values of LD(X Sgr) = 1.471 +/- 0.033 mas, LD(eta Aql) = 1.839 +/- 0.028 mas, LD(W Sgr) = 1.312 +/- 0.029 mas, LD(beta Dor) = 1.891 +/- 0.024 mas, LD(zeta Gem) =1.747 +/- 0.061 mas, LD(Y Oph) = 1.437 +/- 0.040 mas and LD(L Car) = 2.988 +/- 0.012 mas. For four of these stars (eta Aql, W Sgr, beta Dor, and L Car) we detect the pulsational variation of their angular diameter. This enables us to compute directly their distances, using a modified version of the Baade-Wesselink method: d(eta Aql) = 276 [+55 -38] pc, d(W Sgr) = 379 [+216 -130] pc, d(beta Dor) = 345 [+175 -80] pc, d(L Car) = 603 [+24 -19] pc. The stated error bars are statistical in nature. Applying a hybrid method, that makes use of the Gieren et al. (1998) Period-Radius relation to estimate the linear diameters, we obtain the following distances (statistical and systematic error bars are mentioned): d(X Sgr) = 324 +/- 7 +/- 17 pc, d(eta Aql) = 264 +/- 4 +/- 14 pc, d(W Sgr) = 386 +/- 9 +/- 21 pc, d(beta Dor) = 326 +/- 4 +/- 19 pc, d(zeta Gem) = 360 +/- 13 +/- 22 pc, d(Y Oph) = 648 +/- 17 +/- 47 pc and d(L Car) = 542 +/- 2 +/- 49 pc.

研究の動機と目的

• 直接干渉測定を用いてセフェイド周期-光度関係のゼロ点校正を改善すること。
• 近隣セフェイドの脈動に伴う角直径変動を測定することで、修正されたバーデ＝ヴェッセルリンク法の検証および精緻化を行うこと。
• 長基線赤外干渉計測定を用いて、LMC距離の不確実性に依存しないように、銀河系セフェイドへの正確な距離を導出すること。
• 将来的な研究における周期-半径関係および表面輝度-色関係の校正に役立つ堅牢なデータセットを提供すること。
• 高精度干渉測定における縁減衰および伴星の影響による系統的不確実性を評価すること。

提案手法

• Kバンド（λ ≈ 2.18 μm）におけるVLT干渉計のヴィンチ機器を用いて、7個の古典的セフェイドの角直径を測定する。
• 66 m、102.5 m、140 mの3つのVLTI基線を用い、高精度な可視度測定を行い、基線の幾何的配置を考慮する。
• 可視度データから正確な縁減衰した角直径（θ_LD）を求めるために、縁減衰補正および帯域幅スメアリング補正を適用する。
• η Aql、W Sgr、β Dor、ℓ Carの4つのセフェイドに対して、脈動に起因する直径変動を用いて修正されたバーデ＝ヴェッセルリンク法を適用し、直接距離を計算する。
• 残りの3つの星（X Sgr、ζ Gem、Y Oph）については、測定された角直径とGierenら（1998）の周期-半径関係に基づく線形直径推定値を組み合わせ、ハイブリッド距離を導出する。
• 統計的誤差と系統的誤差の両方を報告し、系統的誤差は主に仮定されたp要因およびP-R関係の不確実性に起因する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長基線赤外干渉計測定は、銀河系セフェイドの直接的かつ高精度な角直径測定を可能にするか？
• RQ2 角直径の脈動変動はどの程度検出可能であり、バーデ＝ヴェッセルリンク法を用いて独立した距離を導出可能か？
• RQ3 周期-半径関係に基づくハイブリッド距離は、脈動から直接導出された距離と比較してどの程度一致するか？
• RQ4 干渉測定におけるセフェイド距離測定の主な系統的不確実性は何か、特に縁減衰および伴星の影響は？
• RQ5 これらの測定は、銀河間距離スケールのセフェイド周期-光度関係のゼロ点校正をどの程度改善するか？

主な発見

• X Sgrの縁減衰した角直径は1.471 ± 0.033 masと測定された。
• ℓ Carの角直径は2.988 ± 0.012 masであり、距離と明るさの両方が大きいことから、サンプルで最大であった。
• η Aql、W Sgr、β Dor、ℓ Carの4つの星で、脈動に起因する角直径の変動が検出され、修正されたバーデ＝ヴェッセルリンク法を用いて直接距離が導出可能となった。
• η Aqlへの直接距離は276+55−38 pcであり、統計的不確実性のみを伴う。
• ハイブリッド法によりη Aqlへの距離は264 ± 4 ± 14 pcと算出され、統計的誤差と系統的誤差が別々に報告された。
• ℓ Carへの距離はハイブリッド法により542 ± 2 ± 49 pcと導出され、信号対雑音比の高さのおかげで統計的誤差が非常に小さかった。