[論文レビュー] Multiplicity of Galactic Cepheids from long-baseline interferometry I. CHARA/MIRC detection of the companion of V1334 Cygni

A. Gallenne, John D. Monnier+17 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Feb 7, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 42被引用数 34

ひとこと要約

本研究では、CHARA/MIRC機器を用いて、最初の倍振動モードCepheid星V1334 Cygniの伴星を、長基線干渉計測で初めて検出する。干渉計測の位置・距離測定と分光的径速度を組み合わせることで、最小幾何距離691 pc、両成分の最小質量3.6 M☉を導出し、伴星のスペクトル型がB5.5Vより早いことを制限する。これにより、軌道パラメータからモデルフリーの質量決定が可能となる。

ABSTRACT

We aim at determining the masses of Cepheids in binary systems, as well as their geometric distances and the flux contribution of the companions. The combination of interferometry with spectroscopy will offer a unique and independent estimate of the Cepheid masses. Using long-baseline interferometry at visible and infrared wavelengths, it is possible to spatially resolve binary systems containing a Cepheid down to milliarcsecond separations. Based on the resulting visual orbit and radial velocities, we can then derive the fundamental parameters of these systems, particularly the masses of the components and the geometric distance. We therefore performed interferometric observations of the first-overtone mode Cepheid V1334 Cyg with the CHARA/MIRC combiner. We report the first detection of a Cepheid companion using long-baseline interferometry. We detect the signature of a companion orbiting V1334 Cyg at two epochs. We measure a flux ratio between the companion and the Cepheid f = 3.10+/-0.08%, giving an apparent magnitude mH = 8.47+/-0.15mag. The combination of interferometric and spectroscopic data have enabled the unique determination of the orbital elements: P = 1938.6+/-1.2 days, Tp = 2 443 616.1+/-7.3, a = 8.54+/-0.51mas, i = 124.7+/-1.8°, e = 0.190+/-0.013, ω = 228.7+/-1.6°, and Ω = 206.3+/-9.4°. We derive a minimal distance d ~ 691 pc, a minimum mass for both stars of 3.6 Msol, with a spectral type earlier than B5.5V for the companion star. Our measured flux ratio suggests that radial velocity detection of the companion using spectroscopy is within reach, and would provide an orbital parallax and model-free masses.

研究の動機と目的

• 干渉計測と分光法を用いて、連星系内のCepheid星の幾何的距離と質量を決定すること。
• 軌道パrametersから独立したモデルフリーの質量測定を可能にすることで、Cepheid星質量問題を解消すること。
• 距離スケール応用における光度測定と径速度測定を歪める、Cepheid星の近接伴星を検出し、特徴を明らかにすること。
• 未解像の伴星によるフラックスの混入を考慮することで、P-L関係の精度を向上させること。
• 長基線干渉計測と径速度データを組み合わせることで、Cepheid連星系における高精度な軌道解を実現する可能性を示すこと。

提案手法

• CHARAアレイとMIRCコンビナーを用いた長基線可視光／赤外干渉計測により、ミリアーキセコンド解像度でV1334 Cygni連星系を空間的に分解する。
• HバンドにおけるCepheid星とその伴星のフラックス比を測定し、f = 3.10 ± 0.08%（対応する視等級m_H = 8.47 ± 0.15 mag）を算出する。
• 干渉計測の位置・距離測定と分光的径速度データを組み合わせ、軌道要素を導出：P = 1938.6 ± 1.2日、e = 0.190 ± 0.013、i = 124.7 ± 1.8°、ω = 228.7 ± 1.6°、Ω = 206.3 ± 9.4°。
• ケプラーの第三法則と分光的質量関数を用いて、成分の質量を導出：M₂ ≳ 3.6 M☉、最小距離d ≳ 691 pc。
• 表面輝度法とP–L関係を用いて、導出された距離および質量推定値の妥当性を検証する。
• 質量関数式f(M) = 3.784 × 10⁻⁵ K₁³ P_orb (1 − e²)³ᐟ² を用いて、径速度半振幅K₁から質量関数を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長基線干渉計測は、単一望遠鏡では解像できないCepheid星の近接伴星を検出可能か？
• RQ2 P–L関係に依存しない、V1334 Cygni連星系の幾何的距離は何か？
• RQ3 Cepheid星とその伴星の質量は何か？ また、進化モデルに依存せずに決定可能か？
• RQ4 伴星のフラックス寄与は、Cepheid星の距離決定における光度測定と径速度測定にどのように影響するか？
• RQ5 干渉計測の位置・距離測定と分光的径速度を組み合わせることで、モデルフリーの軌道パララックスと質量推定が可能か？

主な発見

• V1334 Cygniの伴星は、CHARAアレイで長基線干渉計測により初めて検出された。Hバンドにおけるフラックス比はf = 3.10 ± 0.08%であった。
• 伴星の視等級はm_H = 8.47 ± 0.15 magであり、相対的に明るく、初期型星であることが示唆された。
• 軌道解は周期P = 1938.6 ± 1.2日、離心率e = 0.190 ± 0.013、傾きi = 124.7 ± 1.8°を示し、高い傾きの軌道と整合的であった。
• 質量関数と軌道制約から、最小幾何距離d ≳ 691 pcが導出された。これはFOモードのP–L関係（d = 683 pc）と一致した。
• 両成分の最小質量はM₂ ≳ 3.6 M☉であり、これは伴星のスペクトル型がB5.5Vより早いことを示唆した。
• フラックス比から、伴星の径速度検出が可能であることが示唆され、これによりモデルフリーの軌道パララックスと質量推定が可能となった。