[論文レビュー] Nonradial Modes in Classical Cepheids

P. Moskalik, Z. Kołaczkowski|ArXiv.org|Jul 3, 2008

Astro and Planetary Science被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、LMCにおける第一オーバートーン古典Cepheid星のIバンドOGLE-II光度測定を用いて、低振幅非径方向振動モードを同定した。その結果、9%のFO Cepheid星が、主モードの5%未塔の振幅を持つこのようなモードを示していることが判明した。この発見は、FU/FO二重モードCepheid星にも拡張され、3つの星で非径方向モードが検出された。また、RR Lyrae星とは対照的に、非常に小さな振幅と特徴的な高周波数モード（Pν/P1 ≈ 0.62）を示す点が顕著である。

ABSTRACT

Systematic search for multiperiodicity in the LMC Cepheids (Moskalik, Kolaczkowski & Mizerski 2004) has led to discovery of low amplitude nonradial modes in a substantial fraction of overtone pulsators. We present detailed discussion of this new type of multimode Cepheid pulsators and compare them to similar nonradial pulsators discovered among RR Lyrae stars. Finally, we show first detections of secondary nonradial modes in FU/FO double-mode Cepheids.

研究の動機と目的

• LMCにおける古典Cepheid星の多重周期的脈動、特に低振幅非径方向モードの調査を目的とする。
• Cepheid星における非径方向モードの性質を、RR Lyrae星のそれと比較し、類似点と相違点を明らかにする。
• 単一モードFO、基本モード、およびFU/FO二重モード脈動星を含む、さまざまなCepheid型における非径方向モードの発生率を特定すること。
• 非径方向モードの周波数分布および周期比が、径方向脈動モードとどのように関係しているかを調査すること。

提案手法

• 1000–1200日分にわたるIバンドDIA処理済みOGLE-II光度測定データ（1星あたり250–500回のフレーム）を用い、逐次的プリホイティング法を適用した。
• 光曲線をフーリエ級数でフィット：$I(t) = \langle I\rangle + \sum_k A_k \sin(2\pi k f t + \phi_k)$ で、主周波数fを最適化した。
• 主モードの径方向脈動を除去した残差に、0–5 c/dの範囲でフーリエ変換を適用し、二次周波数を検出した。
• 新たな顕著な周波数が検出されなくなるまで、反復的にプリホイティング処理を繰り返した。
• OGLE-IIカタログに含まれる1300個のCepheid星を分析した。そのうち、462個が第一オーバートーン、719個が基本モード、23個がFU/FO二重モード星であった。
• 非径方向脈動星の既知の例（特にAlcock et al. (2000) より）と比較し、振幅、モード構造、周波数分布の相違点を強調した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LMCにおける第一オーバートーン古典Cepheid星のうち、非径方向モードが観測される頻度はどの程度か？
• RQ2 Cepheid星における非径方向モードの振幅および周波数分布は、RR Lyrae星とどのように異なるか？
• RQ3 非径方向モードは、特定の脈動モード（例：FO対FU）や二重モード系（FU/FO）において特に励起されやすいのか？
• RQ4 なぜCepheid星ではPν/P1 ≈ 0.62の高周波数非径方向モードが観測されるが、RR Lyrae星では観測されないのか？
• RQ5 Cepheid星における非径方向モードの観測頻度は、明るさや信噪比の観点から生じる観測選択バイアスの影響をどれほど受けるのか？

主な発見

• LMCにおける第一オーバートーンCepheid星の9%（462中42例）が、非径方向モードを解像可能として示しており、これをFO-ν Cepheid星と呼ぶ。振幅比Aν/A1 < 0.1であり、平均では0.048であった。
• Cepheid星における非径方向モードの振幅は、RR Lyrae星のそれと比べて通常10倍以上小さい。ほとんどの振幅は、主モードの5%未満であった。
• FO-ν Cepheid星における非径方向モードの周波数差Δf = fν − f1は、RRc星と同様の分布を示すが、わずかに負のΔfに偏っている傾向を示した。
• Pν/P1 ≈ 0.62の高周波数非径方向モードが複数のCepheid星で検出されたが、これはRR Lyrae星では観測されておらず、等間隔の三重モード構造とは異なる。
• 23体のFU/FO二重モードCepheid星のうち、3体（13%）が非径方向モードを示しており、これは、Overtone脈動を有する系において非径方向モードが特に励起されやすい傾向を示している。
• 主周期が長くなるに従い、非径方向モードの発生率が上昇し、P1 > 3.0日では19%に達する。これは、明るさが高く、検出能が優れるための選択バイアスによるものと考えられる。