[論文レビュー] Recent Progress of Cepheid Research at National Central University: From Spitzer to Kepler

Chow‐Choong Ngeow|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2011

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、大・小マゼラン雲におけるスパイitzerアーカイブデータを用いた中赤外線Cepheid周期-光度（P-L）関係を提示しており、これにより2%程度の精度でハッブル定数の測定が可能になる。ケプラー領域のCepheid候補に対する地上光学追跡観測により、V1154 Cygがケプラー領域で唯一真正のCepheidであることが確認され、その脈動および星内部構造の研究（アステロセイズム）の対象としての利用が妥当であることが裏付けられた。

ABSTRACT

In this presentation I summarize recent work on Cepheid research carried out at the National Central University. The mid-infrared period-luminosity (P-L) relations for Cepheids are important in the James Webb Space Telescope era for distance scale work, as the relations have potential to derive the Hubble constant within ~2% accuracy - a critical constraint in the precision cosmology. Consequently, we have derived the mid-infrared P-L relations for Cepheids in the Large and Small Magellanic Clouds, using archival data from the Spitzer Space Telescope. Kepler Space Telescope is a NASA mission to search for Earth-size and larger planets around Sun-like stars, by observing continuously the stars in a dedicated patch of the sky. As a result, the almost un-interrupted observation is also used for stellar variability and asteroseismological study. However, Kepler observations are carried out with a single broad-band filter, hence ground-based follow-up observation needed to complement Kepler light curves to fully characterize the properties of the target stars. Here I present the ground-based optical follow-up observations for two Cepheid candidates located within the Kepler's field-of-view. Together with Kepler light curves, our ground-based data rule out V2279 Cyg being a Cepheid. Hence V1154 Cyg is the only Cepheid in the Kepler's field.

研究の動機と目的

• スパイザーのアーカイブデータを用いて、中赤外線Cepheid周期-光度（P-L）関係を導出することにより、ハッブル定数の補正を改善すること。
• 中赤外線データの低減光量特性を活用して、ハッブル定数測定の系統誤差を約2%に低減すること。
• 複数バンド光学追跡観測を用いて、ケプラー領域内のCepheid変光星を同定・検証すること。
• ケプラーの連続的光曲線と地上ベースの光度測定を組み合わせ、Cepheidと他の変光星を区別すること。
• V1154 Cygの脈動モードとCepheidとしての本質を確認し、ケプラー領域内での他の候補を除外すること。

提案手法

• SAGEおよびSAGE-SMC調査から得たスパイザー宇宙望遠鏡IRACバンド光度測定（3.6–8.0 μm）を用いて、LMCおよびSMCのCepheidのP-L関係を導出。
• 複数エポックの光度測定平均化と、OGLE-IIIおよび他のCepheidカタログとの照合を適用し、サンプルサイズと精度を向上。
• Lulin、Tenagra II、Sonoita Research Observatoryの望遠鏡を用いて、地上ベースの$BVRI$光度測定を実施し、ケプラー光曲線を補完。
• 天体測定補正にはastrometry.netとSCAMPを、光度測定にはバイアス・ダーク・フラット補正済み画像を用いたSExtractorを適用。
• 光曲線と径方向速度データの間のフーリエ解析および位相差比較を実施し、径方向脈動および基本モード振動の確認を実施。
• ケプラーデータにおけるフレアと光曲線の形状を分析し、V2279 CygがCepheidでないことを除外。代わりにスポットによる変動を示す回転変光星であると特定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スパイザーのデータから導出した中赤外線P-L関係は、ハッブル定数測定において約2%の精度に達するか？
• RQ2 光曲線の形状的特徴を踏まえると、ケプラー領域内のCepheid候補の真の性質は何か？
• RQ3 ケプラーの連続的光曲線と組み合わせた地上光学追跡観測により、Cepheidとしての有効性を確認または除外できるか？
• RQ4 Vバンド光曲線におけるフーリエパラメータと位相差は、基本モードCepheidと高調波モードまたは非径方向振動星をどのように区別できるか？
• RQ5 なぜV1154 Cygがケプラー領域で唯一の確認済みCepheidであり、その光曲線はどのような脈動特性を示しているのか？

主な発見

• スパイザーのアーカイブデータを用いて、LMCおよびSMCのCepheidのための中赤外線P-L関係が導出され、複数のデータセットで勾配が一貫しており、光学P-L関係とは独立していることが判明。
• OGLE-IIIカタログに含まれる約1800個のLMC Cepheidを組み込むことで、中赤外線P-L関係の統計的信頼性が著しく向上した。
• V1154 Cygは、ケプラーデータにおいて古典的な歯車型の光曲線を示し、支配的である基本周波数と検出可能な高調波が観測され、基本モードでの径方向脈動が確認された。
• V1154 Cygのフーリエパラメータ$R_{i1}$および$ heta_{i1}$は、銀河系Cepheidの分布内に位置し、基本モード脈動星としての分類を支持した。
• V2279 Cygは、非正弦波的光曲線形状、フレア、位相差の不一致のためCepheidとして除外され、分光的追跡観測によりスポットを伴う回転変光星であると確認された。
• V1154 Cygはケプラー領域で唯一の確認済みCepheidであり、連続的かつ高精度な光度測定が可能なため、アステロセイズムおよび脈動研究の希少な対象である。