[論文レビュー] Optical Gravitational Lensing Experiment. Distance to the Magellanic Clouds with the Red Clump Stars: Are the Magellanic Clouds 15% Closer than Generally Accepted?

A. Udalski, M. K. Szymański+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、ヒッパルコスデータを用いたキャリブレーションを経て、赤クラウン星法を用いて大・小マゼラン雲への距離を測定する新規距離測定法を提示している。両雲は従来の認識よりも約15%近いことが判明し、それぞれ距離モジュラスは18.08 mag（LMC）、18.56 mag（SMC）である。4つの異なる視線方向からの一貫性ある結果に基づくもので、系統誤差の主な要因は赤色量の不確実性である。

ABSTRACT

We present a new distance determination to the Large and Small Magellanic Clouds using the newly developed red clump stars method (Paczynski and Stanek 1998). This new, single-step, Hipparcos calibrated method seems to be one of the most precise techniques of distance determination with very small statistical error due to large number of red clump stars usually available. The distances were determined independently along four lines-of-sight located at opposite sides of each Magellanic Cloud. The results for each line-of-sight are very consistent. For the SMC we obtain the distance modulus: m-M=18.56+/-0.03+/-0.06 mag (statistical and systematic errors, respectively) and for the LMC: m-M=18.08+/-0.03+/-0.12} mag where systematic errors are mostly due to uncertainty in reddening estimates. Both distances will be refined and systematic errors reduced when accurate reddening maps for our fields are available. Distance moduli to both Magellanic Clouds are ~0.4 mag smaller than generally accepted values. The modulus to the LMC is in good agreement with the recent determinations from RR Lyrae type stars and upper limit resulting from the SN1987A echo. We suspect that the distance to the LMC and SMC is shorter by about 15% than previously assumed: 42 kpc and 52 kpc, respectively. We also present our color-magnitude diagrams around the red clump for the LMC and SMC. We identify vertical red clump, first noted by Zaritsky and Lin (1997), in the color-magnitude diagram of both Magellanic Clouds and we interpret it as an evolutionary feature rather than unknown stellar population between the LMC and our Galaxy.

研究の動機と目的

• 赤クラウン星に基づく新規でワンステップの手法を用いて、大マゼラン雲および小マゼラン雲への正確な距離を決定すること。
• 最近の距離指標における不一致を踏まえ、一般に認識されているマゼラン雲の距離が正確かどうかを検証すること。
• 各雲に向かう複数の視線方向における距離測定の一貫性を評価すること。
• 色mag図における観測された赤クラウン特徴が、未知の間接的星族の証拠ではなく、星の進化の特徴であるかどうかを検討すること。
• 観測領域の赤色量マップの精錬により、距離推定における系統誤差を低減すること。

提案手法

• 赤クラウン星のHR図におけるきわめて明確な絶対等級を標準標準光源として利用する赤クラウン星法を用いる。
• ヒッパルコスでキャリブレートされたゼロポイントを用いて視等級を距離モジュラスに変換し、中間的キャリブレーションに依存しないようにする。
• 各マゼラン雲に対して4つの異なる視線方向の色mag図（CMD）を分析し、空間的一致性を確認する。
• CMDにおける赤クラウン特徴を特定し、その縦方向の構造を別個の星族の証拠ではなく、星の進化の効果として解釈する。
• 統計誤差と系統誤差を定量的に評価し、後者は主に赤色量推定の不確実性に起因する。
• 高サイクル密度の光度測定データを光学的重力レンズ効果実験（OGLE）から得て、赤クラウン星の等級を高精度に測定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の認識と比較して、大マゼラン雲および小マゼラン雲への距離は顕著に異なるか？
• RQ2 赤クラウン星法は、従来の手法よりもより正確で一貫性のある距離測定を可能にするか？
• RQ3 CMDにおける赤クラウン領域の縦方向構造は、星の進化の結果であるのか、それとも未知の間接的星族の兆候であるのか？
• RQ4 複数の視線方向からの距離推定値はどのように比較されるか？また、これは雲の空間的均一性に何を示唆するか？
• RQ5 赤色量推定の不確実性は、最終的な距離モジュラスにどの程度影響を及ぼすか？また、より良いマップの整備によりこれを低減できるか？

主な発見

• 大マゼラン雲の距離モジュラスは18.08 ± 0.03（統計誤差）± 0.12（系統誤差）magと測定され、従来の仮定よりも15%短い距離であることが示唆された。
• 小マゼラン雲の距離モジュラスは18.56 ± 0.03（統計誤差）± 0.06（系統誤差）magであり、標準値と比較して15%の距離短縮を示唆した。
• 各雲に向かう4つの独立した視線方向からの距離推定値は、良好な一貫性を示しており、赤クラウン法の信頼性を裏付けた。
• CMDにおける赤クラウン領域の縦方向構造は、赤クラウン星の本質的な進化的特徴として解釈され、未知の星族の兆候ではないことが示された。
• LMCの距離モジュラスは、RR Lyrae星を用いた最近の測定値およびSN 1987Aのエコー測定値と良好に一致しており、新しい値の信頼性を裏付けた。
• 系統誤差は主に赤色量推定の不確実性に起因し、今後の赤色量マップの精錬により、これらの誤差を顕著に低減できると予想される。