[論文レビュー] Distance, reddening and three dimensional structure of the SMC - I: Using RRab stars

Sukanta Deb|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、OGLE-IV調査から得られた3,522個のRRab星の同時VバンドおよびIバンド光度測定を用い、小マジラン銀河（SMC）への真距離モジュラスと赤端係数を同時に決定した。その結果、平均距離モジュラスはμ₀ = 18.909 ± 0.148 mag、E(B−V) = 0.066 ± 0.036 magが得られた。さらに、SMCの3次元構造を楕円体としてモデル化し、軸比として1.000 ± 0.001、1.113 ± 0.002、2.986 ± 0.023が得られ、最近の独立的な研究と整合的であった。

ABSTRACT

We present a study of simultaneous determination of mean distance and reddening to the Small Magellanic Cloud (SMC) using the two photometric band RR Lyrae data. Currently available largest number of highly accurate and precise light curve data of the fundamental mode RR Lyrae stars (RRab) with better areal coverage released by the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE)-IV project observed in the two photometric bands $(V,I)$ were utilised simultaneously in order to determine true distance and reddening independently for each of the individual RRab stars. Different empirical and theoretical calibrations leading to the determination of absolute magnitudes of RRab stars in the two bands, $V$ and $I$ along with their mean magnitudes were utilised to calculate the apparent distance moduli of each of these RRab stars in these two bands. Decomposing the apparent distance moduli into true distance modulus and reddening in each of these two bands, individual RRab distance and reddening were estimated solving the two apparent distance moduli equations. Modeling the observed distributions of the true distance moduli and reddenings of the SMC RRab stars as Gaussian, the true mean distance modulus and mean reddening value to the SMC were found to be {\bf $μ_{0}=18.909\pm0.148$ mag and $E(B-V)=0.066\pm0.036$ mag, respectively. This corresponds to a distance of $D = 60.506\pm 4.126$~kpc to the SMC. The three dimensional distribution of the SMC RRab stars was approximated as ellipsoid. Then using the principal axes transformation method \citep{deb14} we find the axes ratios of the SMC: $1.000\pm0.001,1.113\pm 0.002, 2.986\pm0.023$ with $i=3^{\circ}.156\pm0^{\circ}.188$ and $θ_{ ext{lon}}=38^{\circ}.027\pm0.577$.} These results are in agreement with other recent independent previous studies using different tracers and methodologies.

研究の動機と目的

• 二つのフィルタバンドにおけるRRab星の多バンド光度測定を用いて、小マジラン銀河（SMC）への真距離モジュラスと赤端係数を同時に決定すること。
• RRab星の3次元空間分布を楕円体としてモデル化し、銀河の固有の形状と姿勢を推定すること。
• OGLE-IVから得た大規模で高精度なデータセットを用いて、RRab星の実測周期-色関係の妥当性を検証すること。
• 個々のRRab星の赤端係数推定値を平均化して、SMC全体の高解像度の赤端係数マップを作成すること。

提案手法

• OGLE-IVデータベースに収録された3,522個のRRab星のVバンドおよびIバンド光曲線を同時に分析し、両バンドにおける見かけの距離モジュラスを導出する。
• RRab星の絶対等級に関する経験的・理論的校正を用いて、見かけの距離モジュラスを真距離モジュラスと赤端係数に分解する。
• 真距離モジュラスと赤端係数の分布を正規分布としてモデル化し、SMCへの平均距離と平均赤端係数を推定する。
• RRab星の3次元空間分布に主軸変換法（Deb & Singh, 2014）を適用し、楕円体の軸比と姿勢角を決定する。
• 個々の赤端係数値を平均化して10×10グリッドの赤端係数マップを作成し、SMC全域における消光の空間的変動を可視化する。
• E(V−I)補正による固有色を用いて、周期-色関係 (V−I)₀ = (1.255 ± 0.003)logP + (0.787 ± 0.001) を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二つのフィルタバンドにおけるRRab星の光度測定を用いて、SMCへの距離と赤端係数を同時に自己一貫的に決定できるか？
• RQ2 SMCのRRab星の3次元空間分布は球対称からどれほどずれており、その楕円体的構造の軸比は何か？
• RQ3 SMC全域における赤端係数の空間的変動は何か？また、観測された星の密度や形態と相関があるか？
• RQ4 大規模で高精度なOGLE-IVデータセットから導出されたRRab星の周期-色関係は、どの程度頑健か？
• RQ5 本研究で得られたSMCの構造的パラメータは、他の tracer や手法による結果とどのように一致するか？

主な発見

• SMCへの平均真距離モジュラスはμ₀ = 18.909 ± 0.148 magであり、これに対応する距離はD = 60.506 ± 4.126 kpcである。
• SMCへの平均赤端係数はE(B−V) = 0.066 ± 0.036 magであり、E(V−I) = 0.088 ± 0.049 magに相当する。
• RRab星の3次元構造は、軸比が1.000 ± 0.001、1.113 ± 0.002、2.986 ± 0.023の楕円体として最もよく記述される。
• 傾き角i = 3.156° ± 0.188°および節線の経度θ_lon = 38.027° ± 0.577°は、ほぼ正面から見た、細長い構造であることを示している。
• 周期-色関係として(V−I)₀ = (1.255 ± 0.003)logP + (0.787 ± 0.001)が導出され、自由度1あたりの残差標準誤差は0.108であった。
• 導出された周期-色関係は27,138個のLMCのRRab星を用いて検証され、平均赤端係数E(V−I) = 0.096 ± 0.067 magが得られ、独立的な測定と整合的であった。