[論文レビュー] EROS VARIABLE STARS : FUNDAMENTAL-MODE AND FIRST OVERTONE CEPHEIDS IN THE BAR OF THE LARGE MAGELLANIC CLOUD

Jean‐Philippe Beaulieu, P. Grison+28 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 1995

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、大マゼラン雲のバー領域における97個のセフェイド変光星に対して490 nmにおける高精度CCD光度曲線を提示し、そのうち30%が光度曲線の形態および周期-光度-色関係から1次オーバートーン振動星（s-Cepheids）として同定された。著者らは、振動モードを補正した場合、これらの星が基本モードセフェイドと同一の周期-光度-色関係に従うことを確認した。また、周期比0.710 ± 0.001の二重モードセフェイドを発見した一方で、1次オーバートーン振動の理論的モデルと矛盾する点も明らかにした。

ABSTRACT

We present CCD phase-binned light curves at 490 nm for 97 Cepheid variable stars in the bar of the LMC. The photometry was obtained as part of the French EROS project and has excellent phase coverage, permitting accurate decomposition into Fourier components. We identify as `sinusoidal' or s-Cepheids those stars with periods less than 5.5 d and small second-harmonic components. These stars comprise $\sim$30% of our sample and most form a sequence $\sim$1 mag brighter than the LMC classical Cepheids in the period-luminosity diagram. They are also generally bluer and have lower-amplitude light curves. We infer that the s-Cepheids are first-overtone pulsators because, when their periods are converted to expected fundamental-mode values, they obey a common period-luminosity-colour relation with classical Cepheids. This also confirms the reality of the colour term in the Cepheid period-luminosity-colour relation. Further, the blue edge of the classical Cepheid instability strip agrees well with the theoretical calculations for the fundamental mode made by Chiosi et al. (1993) for the Hertzsprung-Russell and period-luminosity diagrams, but we find that our observed s-Cepheids are $>0.2$ mag brighter and bluer than the Chiosi et al.\ predictions for the first-overtone. We identify a number of features in plots of our stars' Fourier-component amplitude ratios and phase differences. These features have been identified with resonances between different pulsation modes. In the LMC we find these features seem to occur at periods very similar to Galactic ones for classical Cepheids, but at different periods for s-Cepheids. We discover a double-mode Cepheid in the LMC, for which $P({ m first overtone})/P({ m fundamental}) = 0.710 \pm 0.001$, very similar to observed ratios for Galactic double-mode Cepheids.

研究の動機と目的

• 高精度光度測定を用いて、大マゼラン雲のバー領域における基本モードおよび1次オーバートーンセフェイド変光星を同定・特徴づけること。
• 周期が短く、振幅が小さい光度曲線を示す星の振動モードを、フーリエ分解を用いて同定すること。
• LMCにおける異なる振動モードの間で、周期-光度-色関係が一貫しているかを検証すること。
• 振動の特徴（振幅比や位相差など）を、異なる振動モード間の共鳴理論予測と比較すること。
• 観測されたセフェイドの性質が、特に1次オーバートーン振動星に対して、理論的不安定帯境界とどの程度一致するかを評価すること。

提案手法

• EROSプロジェクトの一環として、大マゼラン雲のバー領域に位置する97個のセフェイド変光星に対して、490 nmにおける高サイクル・フェーズ・ビン光度測定を取得した。
• 光度曲線のフーリエ分解を実施し、振幅比および位相差を抽出することで、振動行動に現れる共鳴的特徴を同定した。
• 周期が5.5日未塔かつ2次高調波成分が小さいことから、星を「正弦的」（s-Cepheids）と分類した。
• 周期-光度関係を用いて、s-Cepheidsの観測周期を、古典的セフェイドと一致する基本モード周期に変換し、古典的セフェイドと整合性があるかを検証した。
• Chiosiら（1993）の理論モデルと比較して、観測された周期-光度-色関係および不安定帯境界を分析した。
• フーリエ成分比および位相差の分布を分析し、振動モード間の潜在的な共鳴を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大マゼラン雲のバー領域における短周期・低振幅セフェイドは、1次オーバートーン振動と整合的か？
• RQ2 LMCのs-Cepheidsは、振動モードを補正した場合、基本モードセフェイドと同一の周期-光度-色関係に従うか？
• RQ3 観測された不安定帯境界は、基本モードおよび1次オーバートーン振動の理論的予測とどの程度一致するか？
• RQ4 フーリエ成分の共鳴的特徴は、LMCセフェイドに存在するか？また、その周期は銀河内でのそれと類似しているか？
• RQ5 LMCで同定された二重モードセフェイドにおける、1次オーバートーンモードと基本モードの周期比は何か？

主な発見

• 調査された97個のセフェイドのうち約30%が、周期が5.5日未塔かつ2次高調波振幅が小さいことからs-Cepheidsとして分類された。
• s-Cepheidsは、周期-光度図において、古典的セフェイドと比較して平均で1等級明るく、青い。
• s-Cepheidsの周期を基本モード周期に変換した場合、古典的セフェイドと同一の周期-光度-色関係に従うことが確認され、この関係における色項の妥当性が裏付けられた。
• 古典的セフェイドの不安定帯の青い端は、Chiosiら（1993）の基本モード振動の理論的モデルとよく一致した。
• 観測されたs-Cepheidsは、Chiosiら（1993）の1次オーバートーン振動予測よりも0.2等級以上明るく、青い。
• 周期比P(1次オーバートーン)/P(基本モード) = 0.710 ± 0.001の二重モードセフェイドが発見され、銀河内での二重モードセフェイド比と整合的であった。