[論文レビュー] Fourier Decomposition of RR Lyrae light curves and the SX Phe population in the central region of NGC 3201

A. Arellano Ferro, J. A. Ahumada+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、RR Lyrae光曲線にフーリエ分解を適用し、CCD時系列データの差分画像解析（DIA）を用いてNGC 3201におけるSX Phe変光星を分析した。距離は5.00 ± 0.22 kpc、金属量[Fe/H]_ZW = -1.483 ± 0.090の一貫性のある値が得られ、新たに3顆のSX Phe星が発見され、新規に発見されたSX Phe星のP-L関係を用いた距離の独立的検証も行われた。

ABSTRACT

CCD time-series observations of the central region of the globular cluster NGC~3201 were obtained with the aim of performing the Fourier decomposition of the light curves of the RR~Lyrae stars present in that field. This procedure gave the mean values, for the metallicity, of [Fe/H]$_{ZW}=-1.483 \pm 0.006$ (statistical) $\pm 0.090$ (systematical), and for the distance, $5.000 \pm 0.001$~kpc (statistical) $\pm 0.220$ (systematical). The values found from two RRc stars are consistent with those derived previously. The differential reddening of the cluster was investigated and individual reddenings for the RR Lyrae stars were estimated from their $V-I$ curves. We found an average value of $E(B-V)= 0.23 \pm 0.02$. An investigation of the light curves of stars in the {\it blue stragglers} region led to the discovery of three new SX~Phe stars. The period-luminosity relation of the SX~Phe stars was used for an independent determination of the distance to the cluster and of the individual reddenings. We found a distance of 5.0 kpc

研究の動機と目的

• RR Lyrae光曲線のフーリエ分解を用いて、球状星団NGC 3201の金属量と距離を特定すること。
• RR Lyrae星のV-I色曲線から個々の差分赤方偏移E(B-V)値を導出し、NGC 3201における差分赤方偏移を調査すること。
• 高精度光度測定を用いて、NGC 3201の中心領域におけるSX Phe変光星を同定・特徴づけること。
• 新たに発見されたSX Phe星の周期-光度関係を用いて、クラスタの距離を独立に検証すること。
• 密集した低SNR領域に適した差分画像解析（DIA）技術を適用することで、クラスタパラメータの精度を向上させること。

提案手法

• NGC 3201の密集した中心領域から高精度光曲線を抽出するために、CCD時系列データに差分画像解析（DIA）を適用した。
• 22個のRRabおよび2個のRRc星の光曲線にフーリエ分解を適用し、既知の経験的関係を用いて金属量([Fe/H])と距離を導出した。
• RR Lyrae星のV-I色曲線を用いて個々の差分赤方偏移値を推定し、18個のRRab星の平均E(B-V) = 0.23 ± 0.02が得られた。
• 青色ストラグル領域の光曲線を分析することで新たな変光星を同定し、3顆の新規SX Phe星（V122, V123, V124）を発見した。
• SX Phe星の周波数解析を実施し、脈動モードを分類した。その結果、3個の縁動二重モード脈動星（V103, V106, V108）と1個の非縁動成分を有する星（V107）が特定された。
• 個々の赤方偏移およびモード同定を用いてSX Phe星の周期-光度（P-L）関係を校正し、独立した距離推定値5.0 kpcを導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RR Lyrae光曲線のフーリエ分解から導かれるNGC 3201の金属量は何か？
• RQ2 RR Lyrae星に基づくNGC 3201の距離は何か？ また、SX Phe星に基づく推定値と比較するとどうなるか？
• RQ3 差分赤方偏移は、NGC 3201におけるRR Lyrae星の光度測定にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 クラスタ中心部に新たに発見されたSX Phe変光星の性質と脈動モードは何か？
• RQ5 SX Phe星の周期-光度関係は、NGC 3201に対して独立的かつ一貫性のある距離推定値を提供できるか？

主な発見

• RR Lyrae星のフーリエ分解から得られたNGC 3201の平均金属量は、[Fe/H]_ZW = -1.483 ± 0.006（統計的）± 0.090（系境的）である。
• RR Lyrae星に基づくクラスタ距離は5.000 ± 0.001 kpc（統計的）± 0.220 kpc（系境的）であり、SX Phe星のP-L関係との結果が整合的である。
• V-I光曲線解析から得られた、RR Lyrae星の平均差分赤方偏移はE(B-V) = 0.23 ± 0.02である。
• 3顆の新規SX Phe星（V122, V123, V124）が発見され、V103, V106, V108は縁動二重モード脈動星として確認された。
• SX Phe星の周期-光度関係から得られた距離推定値は5.0 kpcであり、RR Lyrae星に基づく結果と一貫性がある。
• UVESスケールにおける金属量は[Fe/H]_UVES = -1.39 ± 0.13であり、CMDや他の手法による従来の推定値と良好に一致している。