[論文レビュー] Large Variety of New Pulsating Stars in the OGLE-III Galactic Disk Fields

P. Pietrukowicz, W. A. Dziembowski+11 more|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 2013

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、OGLE-III銀河平面領域における脈動星の包括的探索を実施し、20個のクラシカル・セフェイド、45個のRR Lyrae型星、31個の長周期変光星、1個の脈動白色矮星、および58個のおそらくδ Scuti星を同定した。これらの中には大部分が新たに発見されたものである。多モードδ Scuti星の星震学的モデリングにより、質量は0.9–2.5 M☉、距離は2.5–6.2 kpcの範囲が得られ、一部の星は銀河のハロー領域に属する可能性がある。これにより、星の進化および銀河構造に関する理解が進んだ。

ABSTRACT

We present the results of a search for pulsating stars in the 7.12 deg^2 OGLE-III Galactic disk area in the direction tangent to the Centaurus Arm. We report the identification of 20 Classical Cepheids, 45 RR Lyr type stars, 31 Long-Period Variables, such as Miras and Semi-Regular Variables, one pulsating white dwarf, and 58 very likely delta Sct type stars. Based on asteroseismic models constructed for one quadruple-mode and six triple-mode delta Sct type pulsators, we estimated masses, metallicities, ages, and distance moduli to these objects. The modeled stars have masses in the range 0.9-2.5 M_sun and are located at distances between 2.5 kpc and 6.2 kpc. Two triple-mode and one double-mode pulsators seem to be Population II stars of the SX Phe type, probably from the Galactic halo. Our sample also includes candidates for Type II Cepheids and unclassified short-period (P<0.23 d) multi-mode stars which could be either delta Sct or beta Cep type stars. One of the detected variables is a very likely delta Sct star with an exceptionally high peak-to-peak I-band amplitude of 0.35 mag at the very short period of 0.0196 d. All reported pulsating variables but one object are new discoveries. They are included in the OGLE-III Catalog of Variable Stars. Finally, we introduce the on-going OGLE-IV Galactic Disk Survey, which covers more than half of the Galactic plane. For the purposes of future works on the spiral structure and star formation history of the Milky Way, we have already compiled a list of known Galactic Classical Cepheids.

研究の動機と目的

• ミルキーウェイの星族の集計を向上させるために、OGLE-III銀河平面領域における脈動変光星の同定と分類を目的とする。
• 星震学的モデリングを用いて、新たに同定された多モードδ Scuti星の物理的パラメータ（質量、金属量、年齢、距離）を特定することを目的とする。
• 完全な銀河的セフェイド星のリストの作成を通じて、ミルキーウェイの渦巻き構造と星形成歴史の理解を進める。
• より高い感度と動的範囲を持つOLED-IV銀河平面調査に貢献することを目的とする。この調査は、銀河の平面の半分以上をカバーすることを目的としている。

提案手法

• 時間空間的光度測定を、カンパナス天文台に設置された1.3-mワルシャワ望遠鏡を用いて実施し、セフェイド腕方向に7.12 deg²をカバーした。
• 変光星の光曲線を解析し、周期、振幅、波形の特徴（多モード振動を含む）に基づいて脈動型を分類した。
• 6個の三重モードおよび1個の四重モードδ Scuti星に対して星震学的モデリングを適用し、質量、金属量、年齢、距離モジュラスを推定した。
• OGLE-IIIの光度データと、ASAS、NSVS、VSXデータベースとの照合を用いて周期推定値を精緻化し、分類の妥当性を検証した。
• GCVS、OGLE-III、ASAS、VSXのデータを統合し、既知の841個の銀河的クラシカル・セフェイド星のリストを作成した。このリストは、将来的な渦巻き構造と星形成歴史の研究を支援する。
• OGLE-IV銀河平面調査を開始し、本研究の面積の200倍以上をカバーする計画である。10 < I < 18 magの領域を30秒露光で観測することを目的としている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OGLE-III銀河平面領域、特にセフェイド腕方向には、どのような種類と数の脈動星が存在するか？
• RQ2 新たに同定された多モードδ Scuti星の物理的パラメータ（質量、金属量、年齢、距離）は何か？理論的モデルと比較するとどうなるか？
• RQ3 検出された脈動星の一部が、第2族またはハロー星族に一致するか？これにより、その起源にどのような示唆が得られるか？
• RQ4 銀河的クラシカル・セフェイド星の周期分布は、LMCおよびSMCのものとどのように異なるか？金属量と化学的進化の観点から何を示唆するか？
• RQ5 OGLE-IV銀河平面調査が、ミルキーウェイ全域で高振幅クラシカル・セフェイド星のほぼ完全な集計を達成する可能性は何か？

主な発見

• 本研究では、20個の新しいクラシカル・セフェイド星、45個の新しいRR Lyrae型星、31個の長周期変光星（Mira星や準周期的変光星を含む）、1個の脈動白色矮星、および58個の新しいおそらくδ Scuti星を報告した。
• 1個のδ Scuti星は、非常に短い周期0.0196日で、Iバンドの振幅が0.35 magに達する非常に高い振幅を示しており、強い脈動励起を示唆している。
• 多モードδ Scuti星の星震学的モデリングにより、質量は0.9～2.5 M☉、距離は2.5～6.2 kpcの範囲が得られ、一部の星は第2族と一致し、SX Phe型の特徴を示している。
• 2つの三重モードおよび1つの二重モード脈動星が、おそらく第2族星であると特定され、ハロー起源を示唆している。
• 銀河的クラシカル・セフェイド星の周期分布は約5.0日でピークを示し、LMC（約3.0日）やSMC（約1.5日）と比べて顕著に長周期である。これは、金属量に起因する脈動特性のシフトを示している。
• GCVS、OGLE-III、ASAS、VSXのデータを統合し、既知の841個の銀河的クラシカル・セフェイド星のリストを作成した。そのうち85%が銀河平面から±5°以内、64%が±3°以内に位置しており、遮蔽された銀河平面領域に多くの未発見のセフェイド星が存在する可能性を示している。