[論文レビュー] Stellar variability in open clusters. I. A new class of variable stars in NGC 3766

N. Mowlavï, F. Barblan+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 67被引用数 26

ひとこと要約

本研究では、標準モデルが脈動を予測しない領域である、SPB星の赤端とδ Sct星の青端の間の主系列領域で、36個の新しい低振幅周期変光星の発見を報告する。7年間の多バンド光度測定計画により、mmagレベルの感度で検出された変光星は、周期が0.1〜0.7日、振幅が1〜4 mmagであり、星の回転によって駆動されるgモード脈動の強力な証拠を示しており、低振幅脈動A型および後期B型星の新クラスである可能性がある。

ABSTRACT

Aims. We analyze the population of periodic variable stars in the open cluster NGC 3766 based on a 7-year multi-band monitoring campaign conducted on the 1.2 m Swiss Euler telescope at La Silla, Chili. Methods. The data reduction, light curve cleaning and period search procedures, combined with the long observation time line, allow us to detect variability amplitudes down to the milli-magnitude level. The variability properties are complemented with the positions in the color-magnitude and color-color diagrams to classify periodic variable stars into distinct variability types. Results. We find a large population (36 stars) of new variable stars between the red edge of slowly pulsating B (SPB) stars and the blue edge of delta Sct stars, a region in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram where no pulsation is predicted to occur based on standard stellar models. The bulk of their periods ranges from 0.1 to 0.7 d, with amplitudes between 1 and 4 mmag for the majority of them. About 20% of stars in that region of the HR diagram are found to be variable, but the number of members of this new group is expected to be higher, with amplitudes below our milli-magnitude detection limit. The properties of this new group of variable stars are summarized, and arguments set forth in favor of a pulsation origin of the variability, with g-modes sustained by stellar rotation. Potential members of this new class of low-amplitude periodic (most probably pulsating) A and late-B variables in the literature are discussed. We additionally identify 16 eclipsing binary, 13 SPB, 14 delta Sct and 12 gamma Dor candidates, as well as 72 fainter periodic variables. All are new discoveries. Conclusions. We encourage to search for the existence of this new class of variables in other young open clusters, especially in those hosting a rich population of Be stars.

研究の動機と目的

• 長期間にわたる高精度の光度測定を用いて、散開星団NGC 3766における周期的変光星の特定と特徴の解明を目的とする。
• 標準星のモデルが予測しない領域、すなわちSPB星とδ Sct星の間のHR図領域における脈動星の存在を調査することを目的とする。
• 検出された変光星が脈動によるものであるか、連星系や spots 活動などの他のメカニズムによるものであるかを特定することを目的とする。
• 低振幅周期的変光星の新クラスを提唱し、高回転星集団との潜在的関連性を評価することを目的とする。

提案手法

• チベットのラ・シルヤ観測所に設置された1.2mのスイス・エーラー望遠鏡を用いて、7年間の多バンド光度測定キャンペーンを実施した。
• mmagレベルの変動検出感度を達成するため、高度なデータ還元と光曲線のクリーニングを実施した。
• 長期間の観測ベースラインを活かし、全データセットにわたる周期的信号の同定に周期探索アルゴリズムを適用した。
• 色-等級図および色-色図を用いて、変光星の分類と進化段階の関連づけを実施した。
• 文献からのスペクトルデータと照合し、回転速度の評価と脈動モデルの裏付けを図った。
• 7年間にわたる変動の安定性を評価し、多重周期的挙動の解析により、脈動と他の変動源の区別を試みた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準星のモデルが脈動を予測しないSPB星とδ Sct星の間の主系列領域に、周期的変光星は存在するのか、NGC 3766において？
• RQ2 これらの新規に検出された星の光度変動の原因は、脈動、連星系、それともspots活動によるものなのか？
• RQ3 観測された低振幅周期的変動は、星の回転によって維持されるgモード脈動によって説明可能か？
• RQ4 NGC 3766にそのような変光星はいくつ存在するのか、またこの領域の主系列星のうち何パーセントが影響を受けるのか？
• RQ5 これらの変光星の存在と、Be星などの高回転星集団との間に相関があるか？

主な発見

• NGC 3766のSPB星の赤端とδ Sct星の青端の間の領域に、合計36個の新しい周期的変光星が発見された。この領域では標準モデルが脈動を予測しない。
• これらの変光星は周期が0.1〜0.7日、振幅が1〜4 mmagであり、7年間のモニタリング期間中にほとんどが安定した光曲線を示した。
• この等級範囲の主系列星の約20％が変光星であると判明し、発生率が非常に高いことが示唆されたが、mmag検出限界のため実際の数はこれより高い可能性がある。
• 3分の1以上が多重周期的であることは、脈動起源を支持する証拠であり、時間経過に伴う振幅や周期の顕著な変化の証拠は見当たらなかった。
• スペクトルが入手可能な候補のうち4例は、臨界速度の半分以上を回転しており、星の回転がgモード励起を可能にするという仮説を支持する。
• 研究者らは、この新クラスを「低振幅周期的（または脈動的）A型および後期B型変光星」と命名し、特にBe星集団が豊富な他の若い散開星団においても同種の星の探索を提唱している。