[論文レビュー] Hipparcos Parallaxes and Proper Motions of Cepheids and their Implications

M. W. Feast, P. A. Whitelock|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 1997

Mathematics and Applications被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、古典的セフェイドのハイパーシャルスの視差および自己運動を用いて、周期-光度関係および周期-光度-色関係を独立に再校正し、従来の推定値よりも8–10%大きな再検討された銀河間距離スケールを提示する。結果は、銀河中心への運動論的距離が8.5 ± 0.5 kpcであることを確認し、金属不足の球状星団の年齢が約11 Gyrと若いことを示唆し、以前の推定値に挑戦する。

ABSTRACT

A summary is given of an analysis of the Hipparcos trigonometrical parallaxes and proper motions of classical Cepheids. It is possible for the first time to derive zero-points for the period-luminosity and period-luminosity-colour relations from parallaxes alone, avoiding the problems of less direct methods. The results imply an increase of 8 to 10 percent in the extragalactic distance scale based on Cepheids. The proper motions are used to derive the constants of galactic rotation. Comparison with radial velocity data leads to a confirmation of the Cepheid distance scale derived from the parallaxes and indicates a kinematic distance to the galactic centre of 8.5 +/- 0.5 kpc. From the new Cepheid distances to the LMC and M31, the absolute magnitude of RR Lyrae variables in metal-poor globular clusters is derived. Applying this to data on metal-poor clusters in our own Galaxy leads to an age of about 11 Gyr for these clusters, considerably less than previously thought. Other evidence from Hipparcos on these matters is briefly reviewed and it is suggested that the Cepheid results currently provide the most reliable scale on which to base distances and ages.

研究の動機と目的

• 直接的なハイパーシャルス視差を用いて、セフェイドの周期-光度関係および周期-光度-色関係のゼロ点校正を導出すること。
• 三角視差を基準として用いることで、銀河間距離スケールの不確実性を解消すること。
• セフェイドの自己運動データと組み合わせて、銀河の回転定数および銀河中心までの距離を改善すること。
• LMCおよびM31へのセフェイド距離をもとに、金属不足のクラスタにおけるRR Lyrae星の絶対等級を導出すること。
• 再校正されたRR Lyrae絶対等級を用いて、金属不足の球状星団の年齢を再評価すること。

提案手法

• 古典的セフェイドのサンプルに対するハイパーシャルスの三角視差および自己運動の分析。
• 視差から導かれる距離を用いて、周期-光度（PL）および周期-光度-色（PLC）関係のゼロ点を校正すること。
• 自己運動データと径方向速度測定値を組み合わせて、銀河の回転パラメータを決定すること。
• セフェイド距離をLMCおよびM31にまで外挿し、金属不足のクラスタにおけるRR Lyrae変星の絶対等級を推定すること。
• 得られたRR Lyrae絶対等級を用いて、ミルキーウェイ銀河内の金属不足のクラスタに適用し、年齢を推定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハイパーシャルス視差から直接校正された場合、セフェイドの周期-光度関係のゼロ点は何か？
• RQ2 再校正されたセフェイド距離スケールは、銀河間距離の階段にどのような影響を与え、銀河中心までの距離の推定値にどのような変化をもたらすか？
• RQ3 セフェイドの自己運動と径方向速度データから導かれる銀河中心への運動論的距離は何か？
• RQ4 LMCおよびM31への新しいセフェイド距離に基づいて、金属不足の球状星団におけるRR Lyrae星の絶対等級は何か？
• RQ5 再校正されたRR Lyrae絶対等級を用いて、金属不足の球状星団の年齢はどのように再評価されるか？

主な発見

• ハイパーシャルス視差を用いた周期-光度関係および周期-光度-色関係の再校正により、セフェイドに基づく銀河間距離スケールは8–10%増加した。
• 自己運動と径方向速度データを用いた運動論的距離は、銀河中心までの距離が8.5 ± 0.5 kpcであることを確認した。
• LMCおよびM31へのセフェイド距離に基づき、金属不足の球状星団におけるRR Lyrae星の絶対等級はM_V ≈ -0.65と導出された。
• このRR Lyrae等級をミルキーウェイ銀河内の金属不足のクラスタに適用すると、年齢推定値が約11 Gyrとなり、以前の推定値よりも顕著に若いことが示された。
• 著者らによると、ハイパーシャルスのセフェイド結果は、同じミッションの他の証拠を上回る、距離および年齢の決定において最も信頼できる根拠を提供する。