[論文レビュー] On the Properties of Blue Large-Amplitude Pulsators. No BLAPs in the Magellanic Clouds

P. Pietrukowicz|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、0.2–0.4 mag の大きな振幅と20–40分の短周期を示す、非常にレアなホットで脈動星のクラス、青色大振幅脈動星（BLAPs）の発見と特徴付けを報告する。OGLE-IVデータを用いた徹底的な調査においても、塩素雲ではBLAPsが検出されなかったため、これらは極めてまれであるか、金属量依存である可能性があり、理論的モデルは星の合体やヘリウムコアを有する低質量星の進化によって形成される可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present the properties of the recently discovered class of variable stars, Blue Large-Amplitude Pulsators (BLAPs). These extremely rare, short-period pulsating objects were detected thanks to regular, high-cadence observations of hundreds of millions of Milky Way stars by the OGLE variability survey. The new variables closely resemble classical pulsators, Cepheids, and RR Lyrae-type stars, but at effective temperatures at which pulsations are due to the presence of iron-group elements. Theory shows that BLAPs are evolved low-mass stars with a giant-like structure, but their origin remains a mystery. In this contribution, we report the negative result of a search for BLAPs in the whole Magellanic System.

研究の動機と目的

• 新しく発見された青色大振幅脈動星（BLAPs）の光度的およびスペクトロスコピック的性質を特徴付けること。
• 星の進化モデルと既知の脈動星との比較を通じて、BLAPsの起源と進化状態を調査すること。
• 高時間分解能のOGLE-IVデータを用いて塩素雲にBLAPsが存在するかを調査し、その頻度と金属量依存性を評価すること。
• BLAPsが標準的な星の進化によって説明可能かどうか、あるいは星の合体のような特異な形成メカニズムを要するかを検討すること。
• LMCおよびSMCまでの距離におけるBLAPsの検出可能性を評価し、OGLE調査における完全性限界を検討すること。

提案手法

• OGLE-IV調査において、銀河のバルジ、ディスク、塩素系を含む3500 deg² の空域で約10億個の星を高時間分解能で光度測定した。
• Iバンド光曲線において信号対雑音比が高い周期的変光星を同定するために、fnpeaksアルゴリズムを適用した。
• S/N > 5 を満たす46,830個の星の光曲線を視覚的に検査し、周期性と振幅特性を確認した。
• 中程度および低分解能の観測を用いたスペクトル解析により、効果的温度、表面重力、ヘリウム対水素比を導出した。
• 星の外層モデルと進化軌道の比較を通じて、BLAPsの質量、光度、コア構造を推定した。
• 吸収が無視できるものと仮定して、LMC（50 kpc）およびSMC（62.1 kpc）までの距離におけるBLAPsの期待される明るさを推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しく発見されたBLAPsの光度的およびスペクトロスコピック的性質は何か？
• RQ2 BLAPsは標準的な星の進化モデルで説明可能か、それとも特異な形成メカニズムを要するか？
• RQ3 期待される明るさと周期範囲を考慮すると、BLAPsは塩素雲で検出可能か？
• RQ4 理論的不安定性基準に基づいて、宿主環境の金属量がBLAPsの出現に影響を与えるか？
• RQ5 BLAPsの真の質量と光度は何か？ これらは今後のGaia距離測定によってどのように制約可能か？

主な発見

• 13個のBLAPsがOGLE-IVの銀河バルジおよびディスク領域で同定され、周期は20–40分、Iバンドの振幅は0.2–0.4 magであった。
• 代表的BLAPであるOGLE-BLAP-001の効果的温度は30,800 ± 500 K、log g = 4.61 ± 0.07、ヘリウム対水素比はlog(N_He/N_H) = -0.55 ± 0.05であった。
• 塩素雲では650 deg² のOGLE-IVデータを分析したにもかかわらず、BLAPsは検出されなかった（LMCで約700フレーム、SMCで約600フレームをカバー）。
• 吸収が無視できると仮定した場合、LMCまでの距離におけるBLAPsの期待されるIバンド明るさは19.20–20.45 mag、SMCまでの距離では19.49–21.19 magであった。
• 検出されたのは1個のSX Phoenicis型星と4個の新しい短周期食連星であったが、BLAPsは検出されず、塩素雲においてこのような対象の検出効率が低いことが示された。
• 理論的モデルは、BLAPsがヘリウム燃焼シェルを持つ約0.3 M⊙の星、またはヘリウムコアを有する約1.0 M⊙の星である可能性を示唆しているが、いずれの構成でも標準的な単一星進化では生じない。