[論文レビュー] Predictions on the number of variable stars for the GAIA space mission and for surveys as the ground-based International Liquid Mirror Telescope

L. Eyer, Jan Cuypers|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、恒星集団モデル、ヒッパルコスデータ、および調査の外挿に基づく複数の手法を用いて、GAIA宇宙ミッションおよび地上望遠鏡の国際液体ミラー望遠鏡（ILMT）が検出可能な可変星の数を予測している。GAIAの調査では最大1800万個の可変星が予想され、そのうち500万個が周期的可変星を含む。ILMTの深紫外調査では、特に食連星やRR Lyrae星を含め約10,000個の新しい可変星が検出可能であり、可変星科学におけるミッション前の予測として極めて重要である。

ABSTRACT

Future space and ground-based survey programmes will produce an impressive amount of photometric data. The GAIA space mission will map the complete sky down to mag V=20 and produce time series for about 1 billion stars. Survey instruments as the International Liquid Mirror Telescope will observe slices of the sky down to magnitude V=23. In both experiments, the opportunity exists to discover a huge amount of variable stars. A prediction of the expected total number of variable stars and the number of variables in specific subgroups is given.

研究の動機と目的

• GAIA宇宙ミッションの感度がV=20に達する条件下で、全天にわたって観測可能な可変星の総数を推定すること。
• 特に国際液体ミラー望遠鏡（ILMT）のような深紫外地上調査で、0.01マグニチュード未満の高精度光度測定が可能な状況下で、可変星の検出数を予測すること。
• RR Lyrae、セフェイド、食連星などの特定の可変星亜群の予想される収量を、異なる調査パラメータに基づいて評価すること。
• ヒッパルコスに基づくレート、GCVSの外挿、微小レンズ効果検出レートなどの複数の推定手法を比較し、一貫性と信頼性を検証すること。
• 今後の調査における可変星集団の規模と多様性を予測することで、ミッション計画およびデータ解析戦略の基盤を提供すること。

提案手法

• ヒッパルコス調査で観測された特定の(V-I)色幅における可変星の割合を、Figuerasらの星数モデル（手法A）に適用し、明るさ限界に応じてスケーリングした。
• ヒッパルコスのパラレックスおよび星の性質から導かれた銀河系星密度モデルを用いて、表面密度を推定し、天の川の外郭部を除いて全天にわたって統合した（手法B）。
• 一般可変星目録（GCVS）からの外挿を用い、限界明るさまで完全に検出可能であり、理論的上限明るさが存在すると仮定した（手法C）。
• 微小レンズ効果調査（例：OGLE、MACHO）からの検出率を組み込み、RR Lyraeおよびセフェイド集団の推定値を検証した。
• Fernieデータベースを用いてセフェイドの空間密度（15～20個/kpc²）を導出し、GAIAが観測可能な総数に外挿した。
• 異なる減光則を用いた減光補正付き星数を適用し、結果がダスト分布の仮定にどれほど敏感であるかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GAIAミッションが全天にわたってV=20まで検出可能な可変星の数、特に特定の亜群を含めた数はどれくらいか？
• RQ2 高精度光度測定（0.01マグ未満）が可能な深紫外地上調査、特に国際液体ミラー望遠鏡（ILMT）の調査で、特に食連星やRR Lyrae星を含めた可変星の予想数はどれくらいか？
• RQ3 ヒッパルコスに基づくレート、GCVSの外挿、微小レンズ効果検出率などの異なる推定手法は、可変星の数を予測する上でどのように比較されるか？
• RQ4 星間減光および天の川の平面部とバルジ部の違いといった天の位置が、可変星の検出可能性および推定数に与える影響は何か？
• RQ5 ミラ型や準周期的変光星などの長周期変光星は、GAIAおよびILMTの調査でどれくらい観測可能と予想されるか？

主な発見

• GAIAは、全天にわたってG < 20まで約1800万個の可変星を検出すると予想され、そのうち約500万個が「古典的」周期的可変星を含む。
• 手法AおよびCではδ Scuti星の数は60,000と推定されるが、手法Bを用いると最大240,000にまで上昇する。これはモデリングの仮定に依存する感度を示している。
• 手法Bを用いたRR Lyrae星の予想数は約70,000であり、OGLEおよびMACHOの検出率に基づくと、天の川バルジ部には15,000～40,000が予想される。
• セフェイドの総数は銀河内で2,000～8,000と推定され、Fernieデータベースから導かれた密度（15～20個/kpc²）を用いると、GAIAが観測可能な数は5,200～6,900と推定される。
• ミラ型および関連する長周期変光星は、銀河内に500個/kpc²の密度を仮定すると、140,000～170,000と予想される。
• 5年間にわたり1スターオン平均500回の測定が可能で、光度測定精度が≤0.01マグのILMT調査では、約10,000個の新しい可変星が検出可能と予想され、そのうち6,000個がやや暗い食連星、200個がRR Lyrae星、300個が長周期変光星が含まれる。