[論文レビュー] Over 38000 RR Lyrae Stars in the OGLE Galactic Bulge Fields

I. Soszyński, A. Udalski+11 more|arXiv (Cornell University)|Oct 6, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 17

ひとこと要約

本研究では、OGLE-IV調査の光度測定データを用いて、銀河のバルジで検出されたRR Lyr星の最大のカタログを提示している—合計38,257個の星を含む。これは前回のサンプルを21,000個以上も拡大したものである。このデータセットには光曲線と基本的パラメータが含まれており、天の川銀河の構造、星の集団、およびBlazhko効果やモード切替といった脈動現象の詳細な研究を可能にする。

ABSTRACT

We present the most comprehensive picture ever obtained of the central parts of the Milky Way probed with RR Lyrae variable stars. This is a collection of 38257 RR Lyr stars detected over 182 square degrees monitored photometrically by the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) in the most central regions of the Galactic bulge. The sample consists of 16804 variables found and published by the OGLE collaboration in 2011 and 21453 RR Lyr stars newly detected in the photometric databases of the fourth phase of the OGLE survey (OGLE-IV). 93% of the OGLE-IV variables were previously unknown. The total sample consists of 27258 RRab, 10825 RRc, and 174 RRd stars. We provide OGLE-IV I- and V-band light curves of the variables along with their basic parameters. About 300 RR Lyr stars in our collection are plausible members of 15 globular clusters. Among others, we found the first pulsating variables that may belong to the globular cluster Terzan 1 and the first RRd star in the globular cluster M54. Our survey also covers the center and outskirts of the Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy enabling studies of the spatial distribution of the old stellar population from this galaxy. A group of double-mode RR Lyr stars with period ratios around 0.740 form a stream in the sky that may be a relic of a cluster or a dwarf galaxy tidally disrupted by the Milky Way. Three of our RR Lyr stars experienced a pulsation mode switching from double-mode to single fundamental mode or vice versa. We also present the first known RRd stars with large-amplitude Blazhko effect.

研究の動機と目的

• 深く長期的な光度測定による監視を用いて、銀河のバルジにおけるRR Lyr星のサンプルを著しく拡大すること。
• 天の川銀河の中心領域における古い星の集団の空間的分布および運動学的性質をより良く理解すること。
• モード切替、RRd星におけるBlazhko効果、破壊された天体からの可能性のある潮汐デブリといった希少な脈動現象を特定すること。
• 今後の天体物理学的調査のための、RR Lyr星の光曲線とパラメータを包括的に公開するカタログを提供すること。
• サジタリウスdSphの古い星の集団と、それが銀河のバルジに残す可能性のある痕跡を追跡すること。

提案手法

• チリのラス・カンパニャス天文台に設置された1.3mワルサウ・望遠鏡を用いた、OGLE-IV調査の深く長期間にわたる光度測定観測データを活用した。
• IバンドおよびVバンドフィルターにおける周期的光曲線の形状に基づき、自動化された検出および分類アルゴリズムを適用して変光星を同定した。
• 新規検出結果を過去のOGLE-IIIデータと照合し、銀河のバルジにおけるRR Lyr星の統合カタログを作成した。
• 周期の決定、振幅の測定、およびプリーホイトニング処理を実施し、多重周期および変調された脈動を検出するための詳細な光曲線解析を実施した。
• 二重モードRRd星、Blazhko効果を示す変光星、および脈動モードの切替を示す星といった希少な対象を同定・特徴づけた。
• 空間的クラスタリングと周期比を用いて、球状星団や破壊された矮星族銀河との関連性を有する可能性のある潮汐流を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河のバルジにおけるRR Lyr星の空間的分布および密度はどのようになっており、古い星の集団をどのようにトレースするか？
• RQ2 新たに検出されたRR Lyr星の何パーセントが球状星団やサジタリウスdSphの潮汐デブリに関連しているか？
• RQ3 モード切替やRR Lyr星におけるBlazhko効果といった希少な脈動現象の特徴は何か？
• RQ4 銀河のバルジにおけるRR Lyr星の光曲線は、他の星の集団と比べてどのように異なっており、金属量や距離に関する何を明らかにするか？
• RQ5 周期比が約0.740の二重モードRR Lyr星のストリームは、破壊された星団や矮星族銀河に起因する可能性があるか？

主な発見

• OGLE-IV調査は、銀河のバルジで21,453個の新しいRR Lyr星を検出しており、これにより合計38,257個の星にまでサンプルが拡大された—これはこれまでに作成された最大のカタログである。
• OGLE-IVのRR Lyr星の93％が以前に未知であった。そのうち27,258個がRRab、10,825個がRRc、174個がRRd星として同定された。
• 本研究では、球状星団M54に知られる最初のRRd星と、テルツァン1に知られる最初の脈動星を同定し、これらのシステムにおけるRR Lyr星の既知の集団を拡大した。
• 周期比が約0.740の二重モードRR Lyr星のストリームが検出され、これはおそらく潮汐的に破壊された星団や矮星族銀河に由来する可能性を示唆している。
• 3個のRR Lyr星が基本モードと第一高調波モードの間で脈動モードを切替える現象を示したが、これは長期間にわたる光度測定で観測された希少な現象である。
• 本研究では、大振幅Blazhko効果を示す最初のRRd星を報告した。また、1つのRRab星（OGLE-BLG-RRLYR-07605）は顕著な周期変化と反相関するBlazhko振幅変動を示し、脈動メカニズムに関する新たな制約を提供した。