[論文レビュー] The Cluster AgeS Experiment (CASE). Variable stars in the field of the globular cluster M22

M. Różyczka, I. B. Thompson+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、2000年から2008年までの86夜にわたるSwope望遠鏡による$BV$光度測定を用いて、球状星団M22における可変星の包括的サーベイを実施し、周期的・おそらく周期的・長期可変星を合計359個特定した。そのうち238個は新たに発見されたものである。主な貢献は、102個のクラスターメンバーまたはおそらくメンバーである可変星の検出であり、これらには珍しい対象が含まれる。例えば、V112はマルチモードSX Phe星、V125は青色水平分岐上に位置する$\beta$ Lyr型連星、V129はW UMa型光曲線を示す青色/イエローストラグル（straggler）であり、V134はほぼ正弦波型の光曲線を示す極端水平分岐星である。これらのすべてが正確な運動量測定によりメンバーとして確認された。

ABSTRACT

The field of the globular cluster M22 (NGC 6656) was monitored between 2000 and 2008 in a search for variable stars. $BV$ light curves were obtained for 359 periodic, likely periodic, and long-term variables, 238 of which are new detections. Thirty nine newly detected variables, and 63 previously known ones are members or likely members of the cluster, including 20 SX Phe, 10 RRab and 16 RRc-type pulsators, one BL Her-type pulsator, 21 contact binaries, and 9 detached or semi-detached eclipsing binaries. The most interesting among the identified objects are V112 - a bright multimode SX Phe pulsator, V125 - a $β$ Lyr-type binary on the blue horizontal branch, V129 - a blue/yellow straggler with a W UMa-like light curve, located halfway between the extreme horizontal branch and red giant branch, and V134 - an extreme horizontal branch object with $P=2.33$ d and a nearly sinusoidal light curve; all four of them are proper motion (PM) members of the cluster. Among nonmembers, a $P=2.83$ d detached eclipsing binary hosting a $δ$ Sct-type pulsator was found, and a peculiar $P=0.93$ d binary with ellipsoidal modulation and narrow minimum in the middle of one of the descending shoulders of the sinusoid. We also collected substantial new data for previously known variables; in particular we revise the statistics of the occurrence of the Blazhko effect in RR Lyr-type variables of M22.

研究の動機と目的

• 赤方偏移が強く、フィールド星の混入が著しく、濃度が高いという困難な条件にある球状星団M22における可変星の在庫を拡充すること。
• Swope望遠鏡による深さと長基準の$BV$光度測定を用いて、周期的・おそらく周期的・長期可変星を特定・分類すること。
• 位置-等級図上の位置と運動量データを用いて、新たに検出された可変星のクラスターメンバーシップを特定すること。
• 特に脈動行動と変動パターンに注目し、既知の可変星に対する新しい光曲線と周期の決定を提供すること。
• 今後のフォローアップの対象となる、青色ストラグル、極端水平分岐星、および通常の進化状態とは異なる位置にある接触連星などの珍しいまたは異常な可変星を調査すること。

提案手法

• 2000年から2008年の間、86夜にわたってLas Campanas観測所のSwope 1.0-m望遠鏡を用いて$BV$光度測定を実施した。
• DIAPLパッケージを用いた画像差分光度測定により、PSFの変動に起因する影響を最小限に抑えた高精度な光曲線を取得した。
• 標準星を用いたキャリブレーションとアーカイブデータとの比較により、一貫性と正確性を確保した。
• ピリオドグラム解析と光曲線の視覚的検査を組み合わせて可変星を特定し、形態的特徴と色-等級図上の位置に基づいて分類を行った。
• コア半径と半減半径といったクラスターパラメータを用いた空間的位置と運動量測定を組み合わせて、メンバーの特定を行った。
• 新規および既知の可変星の長期間にわたる光曲線を収集・分析し、マルチモード脈動とBlazhko効果の詳細な研究を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M22の領域における可変星の全在庫は何か？ そのうち何個が新規検出されたか？
• RQ2 新たに発見された可変星のうち、M22のメンバーであるものは何例あるか？ それらの進化的・脈動的特徴は何か？
• RQ3 M22におけるRRc型可変星におけるBlazhko効果の発生率はどの程度か？ 他の球状星団と比較するとどうか？
• RQ4 接触連星が主系列の転換点より下に位置する、またはW UMa型光曲線を示す青色ストラグルなどの異常または珍しい可変星がM22に存在するか？
• RQ5 分離食連星に$\delta$ Sct型脈動子を有するものから、星の進化と連星相互作用に関する何が明らかになるか？

主な発見

• 周期的・おそらく周期的・長期可変星を合計359個検出した。そのうち238個は新規発見である。
• 新規可変星のうち102個はM22の確認済みまたはおそらくメンバーであり、その内訳は20個のSX Phe、10個のRRab、16個のRRc、1個のBL Her、21個の接触連星、9個の分離または準分離食連星である。
• M22のRRc型可変星はBlazhko効果の発生率が高く、サンプルの50％以上がこの現象を示しており、NGC 2808とM53に次いで、この効果の発生率が高いクラスターランキングに位置する。
• V112は明るいマルチモードSX Phe星であり、マルチモード脈動を示しており、詳細な脈動モデル化の優れた対象である。
• V125は青色水平分岐上に位置する$\beta$ Lyr型連星であり、V129は、極端水平分岐と赤色巨星分岐の間の位置にあり、W UMa型光曲線を示す青色/イエローストラグルである。
• V134は周期2.33日、ほぼ正弦波型の光曲線を示す極端水平分岐星であり、強い非球面モードが存在しない安定した脈動を示している。